偏光膜を有する光学的表示装置
【課題】厚みが１０μｍ以下の光学特性の高い偏光膜を使用した光学的表示装置を提供する。
【解決手段】光学的表示装置は、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる連続ウェブの偏光膜であって、非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材に製膜された前記ポリビニルアルコール系樹脂層を含む積層体が空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段延伸工程で延伸されることにより、１０μｍ以下の厚みにされたものであり、かつ、
単体透過率をＴ、偏光度をＰとしたとき、
Ｐ＞―（１０ 0.929T―42.4 ―１）×１００（ただし、Ｔ＜４２．３）、及び
Ｐ≧９９．９（ただし、Ｔ≧４２．３）
条件を満足する光学特性を有するようにされた偏光膜を備えるものである。
【解決手段】光学的表示装置は、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる連続ウェブの偏光膜であって、非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材に製膜された前記ポリビニルアルコール系樹脂層を含む積層体が空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段延伸工程で延伸されることにより、１０μｍ以下の厚みにされたものであり、かつ、
単体透過率をＴ、偏光度をＰとしたとき、
Ｐ＞―（１０ 0.929T―42.4 ―１）×１００（ただし、Ｔ＜４２．３）、及び
Ｐ≧９９．９（ただし、Ｔ≧４２．３）
条件を満足する光学特性を有するようにされた偏光膜を備えるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光膜を有する光学的表示装置に関する。特に、本発明は、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる、厚みが１０μｍ以下の偏光膜を有する光学的表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム状に製膜したポリビニルアルコール系樹脂（以下、「ＰＶＡ系樹脂」という。）の単層体に染色処理及び延伸処理を施すことにより、ＰＶＡ系樹脂の分子が延伸方向に配向され、該ＰＶＡ系樹脂内に二色性物質が配向状態で吸着された、ＰＶＡ系樹脂層からなる偏光膜の製造方法はよく知られている。このＰＶＡ系樹脂単層膜を使用する従来の方法により得られる偏光膜の厚みは、ほぼ１５〜３５μｍである。この方法によれば、単体透過率が４２％以上で、偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する偏光膜を得ることができ、この方法で製造された偏光膜は、現在では、テレビその他の光学的表示装置に使用されている。
【０００３】
しかし、ＰＶＡ系樹脂は親水性であり、高い吸湿性を有するため、ＰＶＡ系樹脂を用いて製造された偏光膜は、温度や湿度の変化に敏感であり、周囲の環境変化により伸縮を生じ易く、そのためクラックが発生し易い、という傾向がある。また、使用中の環境変化によって生じる伸縮は、該偏光膜が接合される隣接部材に応力を生じさせ、該隣接部材に反り等の変形を生じることになる。
【０００４】
したがって、偏光膜の伸縮を抑制し、温度や湿度の影響を軽減するために、通常は、テレビ用の偏光フィルムとしては、偏光膜の両面に、保護フィルムとして４０〜８０μｍのＴＡＣ（トリアセチルセルロース系）フィルムが貼り合された積層体が用いられる。そのような構成によっても、単層体による偏光膜を用いる場合には、偏光膜の薄膜化に限界があるので、伸縮力は無視できず、伸縮の影響を完全に抑制することは困難であり、偏光膜を含む光学フィルム積層体にある程度の伸縮を生じるのは避けられない。こうした偏光膜を含む光学フィルム積層体に伸縮が生じると、その伸縮に起因する応力が、隣接する部材に反り等の変形を生じさせることになる。この変形は、たとえ微小であっても、液晶表示装置に表示ムラを発生させる原因となる。したがって、この表示ムラの発生を低減させるために、偏光膜を含む光学フィルム積層体に使用される部材の材料を注意深く選択する、といった設計上の配慮が必要になる。また、偏光膜の収縮応力が、液晶表示パネルからの光学フィルム積層体の剥離等の原因となるために、該光学フィルム積層体を液晶表示パネルに接合するには、高接着力の粘着剤が要求されることになる。しかしながら、このような高接着力の粘着剤を使用すると、液晶表示パネルに貼り合せた光学フィルム積層体の偏光膜に光学的な欠陥があることが後の検査で発見されたときに、該光学フィルム積層体を液晶表示パネルから剥がして、該液晶表示パネルに別の光学的フィルム積層体を貼り合せる作業である、リワークが困難になる、という問題があった。これがフィルム状に製膜したＰＶＡ系樹脂の単層体を使用する、従来の方法により得られる偏光膜の技術的課題である。
【０００５】
上述した課題が存在するために、十分な程度までの薄膜化を達成できない、従来のＰＶＡ系樹脂単層体を使用する偏光膜の製造方法に代わる、偏光膜の製造方法が求められている。しかしながら、フィルム状に製膜したＰＶＡ系樹脂の単層体を使用する従来の方法では、厚みが１０μｍ以下の偏光膜を製造することは事実上不可能である。その理由は、フィルム状のＰＶＡ系樹脂単層体による偏光膜の製造においては、ＰＶＡ系樹脂単層体の厚みが薄くなり過ぎると、染色工程及び／又は延伸工程において、ＰＶＡ系樹脂層に溶解及び／又は破断を生じる恐れがあるため、均一な厚みの偏光膜を形成することができなくなるからである。
【０００６】
この問題に対処するため、熱可塑性樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を塗布形成し、この樹脂基材上に形成されたＰＶＡ系樹脂層を樹脂基材とともに延伸し、染色処理を施すことにより、従来の方法により得られる偏光膜に比べて非常に薄い偏光膜を製造する製造方法が提案されている。この熱可塑性樹脂基材を用いた偏光膜の製造方法は、ＰＶＡ系樹脂の単層体による偏光膜の製造方法に比べて、偏光膜をより均一に製造できる点で注目される。
【０００７】
例えば、特許第４２７９９４４号公報（特許文献１）には、熱可塑性樹脂フィルムの片面に、厚さが６μｍ以上３０μｍ以下のポリビニルアルコール系樹脂層を塗工法により形成した後、２倍以上５倍以下に延伸して該ポリビニルアルコール系樹脂層を透明皮膜素子層とすることにより、熱可塑性樹脂フィルム層と透明皮膜素子層との二層からなる複合フィルムを形成し、次いで、該二層からなる複合フィルムの透明皮膜素子層側に光学透明樹脂フィルム層を、接着剤を介して貼り合せた後、熱可塑性樹脂フィルム層を剥離除去し、さらに透明皮膜素子層を染色、固定して偏光素子層とする偏光板の製造方法が記載されている。この方法によって得られる偏光板は、光学透明樹脂フィルム層と偏光素子層との二層構成であり、特許文献１の記載によれば、偏光素子の厚みは２〜４μｍである。
【０００８】
この特許文献１に記載された方法は、延伸を、加熱下で、一軸延伸により行うものであり、その延伸倍率は、上述のように２倍以上５倍以下の範囲となるように制限される。特許文献１に記載の方法において、延伸倍率が５倍以下に制限される理由として、当該特許文献１は、延伸倍率が５倍を越す高率延伸では安定生産が極端に困難になる、と説明している。延伸の際の周囲温度は、具体的には、熱可塑性樹脂フィルムとしてエチレン−酢酸ビニル共重合体を使用する場合には５５℃、無延伸のポリプロピレンを使用する場合には６０℃、無延伸のナイロンを使用する場合には７０℃としている。この特許文献１に記載された方法は、高温空中一軸延伸の手法を採用するものであり、特許文献１に記載されているように、延伸倍率は５倍以下に制限されるので、この方法により得られる２〜４μｍといった極めて薄い偏光膜は、例えば液晶テレビのような光学的表示装置に使用される偏光膜に望まれる光学特性を満足させるものとはならない。
【０００９】
熱可塑性樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を塗工により形成して、該ＰＶＡ系樹脂層を基材とともに延伸して偏光膜を形成する方法は、特開２００１−３４３５２１号公報（特許文献２）及び特開２００３−４３２５７号公報（特許文献３）にも記載されている。これらの特許文献に記載された方法は、熱可塑性樹脂基材と該基材上に塗布されたＰＶＡ系樹脂層とからなる積層体を、基材が非晶性ポリエステル樹脂の場合には７０℃〜１２０℃の温度で、一軸延伸するものである。次に、延伸によって配向されたＰＶＡ系樹脂層に染色によって二色性物質を吸着させる。特許文献２では、一軸延伸は、縦一軸延伸又は横一軸延伸のいずれでもよい、と記載されているが、特許文献３では、横一軸延伸を行い、その横一軸延伸中又は延伸後に、延伸方向と直交する方向の長さを特定量収縮させる方法が記載されている。そして、延伸倍率は、特許文献２及び３のいずれにおいても、通常４〜８倍程度としている。得られる偏光膜の厚みとしては、１〜１．６μｍが記載されている。
【００１０】
これら特許文献２及び３では、延伸倍率が通常４〜８倍と述べられているが、採用されている延伸方法は、高温空中延伸法であり、このような方法で安定した延伸を行うことができるのは、例えば特許文献１に記載されているように、５倍が限度である。特許文献２及び３においても、５倍を超える延伸倍率を高温空中延伸法により達成するための特段の手法は記載されていない。事実、これら特許文献２及び３に記載された実施例をみると、特許文献２では５倍延伸が記載され、特許文献３では４．５倍が記載されているだけである。本発明者らは、特許文献２及び３に記載された方法の追試を行い、ここに記載された方法では、延伸倍率が５倍を超える延伸はできないことを確認した。したがって、特許文献２及び３の記載は、延伸倍率に関しては、５倍以下のものしか記載していない、と理解すべきである。特許文献１に関して述べた通り、この特許文献２及び３においても、得られる偏光膜の光学特性は、例えば液晶テレビのような光学的表示装置に使用される偏光膜に望まれる光学特性を満足させるものとはならない。
【００１１】
米国特許第４６５９５２３号明細書（特許文献４）は、ポリエステルフィルム上に塗工形成したＰＶＡ系樹脂層を、該ポリエステルフィルムとともに一軸延伸することからなる偏光膜の製造方法を開示する。この特許文献４に記載された方法は、ＰＶＡ系樹脂層の基材となるポリエステルフィルムを、偏光膜とともに使用できる光学的特性を有するものとすることができるようにすることを目的とするもので、薄型で優れた光学特性をもつＰＶＡ系樹脂層からなる偏光膜を製造することを意図するものではない。すなわち、特許文献４に記載された方法は、偏光膜となるＰＶＡ系樹脂層とともに延伸されるポリエステル樹脂フィルムの光学的特性を改善しようとするものに過ぎない。同様の目的をもった偏光子用材料の製造方法は、特公平８−１２２９６号公報（特許文献５）にも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許４２７９９４４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４３５２１号公報
【特許文献３】特開２００３−４３２５７号公報
【特許文献４】米国特許第４６５９５２３号明細書
【特許文献５】特公平８-１２２９６号公報
【特許文献６】特開２００２−２５８２６９号公報
【特許文献７】特開２００４−０７８１４３号公報
【特許文献８】特開２００７−１７１８９２号公報
【特許文献９】特開２００４−３３８３７９号公報
【特許文献１０】特開２００５−２４８１７３号公報
【特許文献１１】特開２０１１−２７５９号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「ＥＫＩＳＨＯ」Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．４、２０１０、ｐｐ２１９〜２３２「Ｘｐｏｌとその３Ｄ−ＴＶへの応用」、松廣憲治
【非特許文献２】FUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT (No. 46-2001)、ｐｐ５１〜５５、「富士フィルムＷＶfilmワイドビューＳＡの開発」森裕行他
【非特許文献３】SID Digest of Tech. Papers、２０００、ｐｐ９０２〜９０５、「Improvement of Transmitted Light Efficiency in SH-LCDs Using Quarter-Wave Retardation Films」、Y. Iwamoto他
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
熱可塑性樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を塗工形成し、該ＰＶＡ系樹脂層と熱可塑性樹脂基材とともに延伸して偏光膜を製造する方法は、特許文献１〜５に記載されているように既に知られている。しかし、主に液晶テレビ用の表示装置として求められる、コントラスト比が１０００：１以上で、最大輝度５００ｃｄ／ｍ2以上の光学特性を満たす表示装置に使用できる高機能の偏光膜は、これまでのところ実現されてはいない。
【００１５】
したがって、本発明は、従来の偏光膜に比べて非常に薄く、しかも必要とされる光学特性を備えた偏光膜を有する光学的表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材と、その上に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層とを一体に、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段延伸工程で延伸することと、該ＰＶＡ系樹脂層に二色性色素による染色処理を施すこととによって、厚みが１０μｍ以下であり、単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐによって表される光学特性が、光学的表示装置に使用される偏光膜に要求される特性を満足させることができる、従来にない偏光膜を得ることに成功し、本発明を完成するに至った。本発明者らは、例えば液晶テレビのような光学的表示装置に使用される偏光膜に要求される光学的特性として、単体透過率をＴとし、偏光度をＰとしたとき、次式
Ｐ＞―（１０0.929T―42.4―１）×１００（ただし、Ｔ＜４２．３）、及び
Ｐ≧９９．９（ただし、Ｔ≧４２．３）
で表される条件を設定した。本発明は、上述の延伸と染色とによって、厚みが１０μｍ以下であり、単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐによって表される光学特性が、上記の条件を満足するものとされた偏光膜を用いる光学的表示装置を提供するものである。
【００１７】
詳細に述べると、本発明の基本的な構成を備える光学的表示装置は、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなり、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段延伸工程で延伸されることにより、厚みが１０μｍ以下であり、単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐによって表される光学特性が、次式
Ｐ＞―（１０0.929T―42.4―１）×１００（ただし、Ｔ＜４２．３）、および
Ｐ≧９９．９（ただし、Ｔ≧４２．３）
の条件を満足するように構成された第１の偏光膜が、一方の面において光学的に透明な粘着剤層を介して表示パネルの一方の面に接合され、該第１の偏光膜の他方の面は透明樹脂材料の保護層に接合されたことを特徴とする。
【００１８】
上記の構成において、光学的表示装置は、保護層の外側に配置されたウインドウを備えることができる。また、該保護層と第１の偏光膜との間及び第１の偏光膜と表示パネルの間の少なくとも一方に、拡散層を配置することができる。第１の偏光膜と保護層との間には該第１の偏光膜と該保護層との間の接着を容易にする易接着層を設けることができる。保護層には、帯電防止層を形成することもできる。保護層は、１／４波長位相差膜により形成することができる。
【００１９】
本発明の一態様においては、表示パネルは液晶表示パネルとして形成され、該表示パネルの他方の面に、第１の偏光膜と同一の構成の第２の偏光膜を、光学的に透明な粘着剤層を介して接合される。この場合において、表示パネルは透過型液晶表示パネルとして構成することができ、この構成では、該第２の偏光膜の側がバックライト側として使用される。また、表示パネルは反射型液晶表示パネルとして構成することができ、この場合には、第２の偏光膜の外側に、液晶表示パネルを透過した光の少なくとも一部を反射するミラーが配置される。該ミラーは、液晶表示パネルを透過した光の少なくとも一部を透過させるハーフミラーとして構成することができ、この構成では、該ハーフミラーを挟んで液晶表示装置の反対側にバックライトが配置される。さらに、第２の偏光膜には、表示パネルとは反対側の面に第２の保護層を設けることもできる。該第２の偏光膜と第２の保護層との間には、該第２の偏光膜と第２の保護層との間の接着を容易にする易接着層を設けることもできる。該第２の保護層には、帯電防止層を形成することができる。第１の偏光膜と表示パネルとの間及び表示パネルと第２の偏光膜の間の少なくとも一方に、１／４波長位相差膜を配置してもよい。
【００２０】
本発明の他の態様においては、表示パネルは有機ＥＬ表示パネル又は反射型液晶表示パネルとして構成される。この構成では、第１の偏光膜と表示パネルとの間に位相差膜が配置される。この場合において、該位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜とすることができる。該位相差膜は、１／４波長位相差膜とすることもできる。
【００２１】
本発明のさらに別の態様においては、第１の偏光膜は、エステル系熱可塑性樹脂材料の基材上に塗布形成されたポリビニルアルコール系樹脂層に対し、該熱可塑性樹脂基材とともに上述の２段延伸工程による延伸を行うことにより形成されたものであり、該透明樹脂材料の保護層は、該ポリビニルアルコール系樹脂層とともに延伸された該熱可塑性樹脂基材から構成されたものとする。この場合において、エステル系熱可塑性樹脂材料として、非晶性ＰＥＴを使用することができる。
【００２２】
さらに、本発明の一態様においては、透明樹脂材料の保護層は、セルロース系材料又はアクリル系樹脂材料により構成されたものとする。
【００２３】
第２の偏光膜を有する本発明の態様において、該第２の偏光膜は、エステル系熱可塑性樹脂材料の基材上に塗布形成されたポリビニルアルコール系樹脂層に対し、該熱可塑性樹脂基材とともに２段延伸工程による延伸を行うことにより形成されたものとすることができ、透明樹脂材料の保護層は、該ポリビニルアルコール系樹脂層とともに延伸された該熱可塑性樹脂基材から構成されたものとすることができる。この透明樹脂材料の保護層は、３次元テレビ用表示装置に使用されるパターン位相差層を構成するものとすることができる。このパターン位相差層の例としては、例えば、「ＥＫＩＳＨＯ」Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．４、２０１０、ｐｐ２１９〜２３２に掲載された松廣憲治による「Ｘｐｏｌとその３Ｄ−ＴＶへの応用」（非特許文献１）に記載されたパターン・リターダがある。
【００２４】
透過型液晶表示パネルを使用する態様においては、該透過型液晶表示パネルはＩＰＳ型液晶表示パネルとして構成することができ、この構成では、第１の偏光膜と表示パネルとの間及び第２の偏光膜と表示パネルとの間の少なくとも一方に、光学的に透明な粘着剤層及び位相差膜が配置される。この場合において、位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する位相差膜とすることができる。また、位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する位相差膜と、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する位相差膜との２層構成とすることもできる。
【００２５】
透過型液晶表示パネルを使用する態様において、該透過型液晶表示パネルはＶＡ型液晶表示パネルとすることができ、この構成では、第１及び第２の偏光膜の各々と表示パネルとの間に配置される位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有するものとすることができる。
【００２６】
透過型液晶表示パネルを使用する態様において、該透過型液晶表示パネルはＴＮ型液晶表示パネルとすることができ、この構成では、偏光膜の各々と表示パネルとの間に配置される位相差膜は、ＴＮ液晶オン状態での視野角補償のための傾斜配向位相差膜とすることができる。このような用途に使用される傾斜配向位相差膜としては、例えば、FUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT (No. 46-2001)、ｐｐ５１〜５５に掲載された森裕行らによる「富士フィルムＷＶfilmワイドビューＳＡの開発」（非特許文献２）に記載されたものがある。
【００２７】
本発明による光学的表示装置の他の実施形態においては、光学的表示パネルを反射型液晶表示パネルにより構成し、第１の偏光膜と表示パネルとの間に、該第１の偏光膜からの偏光を円偏光にするための位相差膜を配置することができる。
【００２８】
本発明による光学的表示装置のさらに他の実施形態においては、光学的表示パネルを透過型液晶表示パネルにより構成し、第１の偏光膜と表示パネルとの間及び表示パネルと第２の偏光膜との間の少なくとも一方に、内部反射防止及び視野角補償の少なくとも一つの機能を行うための位相差膜を配置することができる。この構成において、第１の偏光膜と表示パネルとの間及び表示パネルと第２の偏光膜との間の少なくとも一方において、表示パネル上には、光学的に透明な粘着剤層を配置する構成とすることができる。
【００２９】
本発明による光学的表示装置においては、表示パネルに対して視認側にタッチ検知機能を有するタッチパネル積層体を配置することができる。この構成において、タッチパネル積層体は、パターン化された対の透明電極が誘電体層を介して配置された構成の容量型タッチパネルとすることができる。
【００３０】
この場合において、タッチパネル積層体は、視認側の最外部材と偏光膜との間に配置することが好ましい。タッチパネル積層体は、偏光膜と表示パネルとの間に配置することもできる。また、タッチパネル積層体は、パターン化された透明電極が空気間隙を介して対向電極に対向配置された構成の抵抗膜型タッチパネルとすることができ、この構成では、タッチパネル積層体は、視認側最外部材と偏光膜との間又は第１の偏光膜と表示パネルとの間に配置される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、従来の偏光膜に比して大幅に薄膜化された偏光膜を使用し、しかも必要とされる光学特性を備えた光学的表示装置を得ることができる。すなわち、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなり、厚みが１０μｍ以下の偏光膜であって、所要の光学的特性を備えた偏光膜を使用する光学的表示装置を得ることができる。
【００３２】
前述したように、熱可塑性樹脂基材を用い、該基材上に形成されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、延伸倍率が５倍以上になるように一軸に延伸した事例は、従来技術を記載した文献に見出すことはできない。
【００３３】
以下、本発明に使用される偏光膜の製造方法の代表例及び本発明による光学的表示装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ＰＶＡ層の厚み（又は偏光膜厚）に対する樹脂基材の適正な厚みを示す図表である。
【図２】厚みが３μｍ、８μｍ、１０μｍの偏光膜の偏光性能の比較図である。
【図３】単体透過率Ｐと偏光度Ｔとの関係を示す図表である。
【図４】光学的表示装置に使用する偏光膜に要求される光学的性能の範囲を表す図表である。
【図５】偏光膜１〜７の偏光性能の理論値を二色比に基づいて表す図である。
【図６】染色浴のヨウ素濃度の違いによるＰＶＡ系樹脂層の溶解の有無を比較した比較表である。
【図７】染色浴のヨウ素濃度とＰＶＡ系樹脂層により生成された偏光膜の偏光性能との関係を示す図表である。
【図８】本発明の実施例となる偏光膜の偏光性能を示す図表である。
【図９】光学フィルム積層体を製造するための不溶化処理を含まない製造工程の概略図である。
【図１０】光学フィルム積層体を製造するための不溶化処理を含む製造工程の概略図である。
【図１１ａ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１１ｂ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１１ｃ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１１ｄ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１１ｅ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１１ｆ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１２ａ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｂ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｃ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｄ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｅ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｆ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｇ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｈ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｉ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｊ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１３】本発明の幾つかの実施例による偏光膜の偏光性能を対比して示す図表である。
【図１４】本発明の別の幾つかの実施例による偏光膜の偏光性能を対比して示す図表である。
【図１５】本発明の実施例による偏光膜の偏光性能を示す図表である。
【図１６】本発明の他の実施例による偏光膜の偏光性能を示す図表である。
【図１７】本発明のさらに他の実施例による偏光膜の偏光性能を示す図表である。
【図１８】結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴとＰＶＡ系樹脂のそれぞれの延伸温度と延伸可能倍率との相対関係を表す図表である。
【図１９】結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴのＴｇと融点Ｔｍ間での温度変化にともなう結晶化速度の変化を表す図表である。
【図２０】非晶性ＰＥＴとＰＶＡの空中高温での延伸倍率と総延伸倍率との関係を表す図表である。
【図２１】結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴとＰＶＡ系樹脂に関する空中高温での延伸温度と総延伸可能倍率との相対関係を表す図表である。
【図２２】総延伸倍率に対する熱可塑性樹脂基材として用いられるＰＥＴの配向性と結晶化度とを表す図表である。
【図２３】１．８倍の空中補助延伸した補助延伸温度と補助延伸処理されたＰＥＴの配向関数との関係を表す図表である。
【図２４】ＰＶＡの結晶化度とＰＶＡの配向関数との相対関係を表す図表である。
【図２５】熱可塑性樹脂基材を用いて製造された偏光膜の製造工程の概略図である。
【図２６】本発明に含まれない例示的な偏光膜の偏光性能を表す図表である。
【図２７】本発明の実施例における、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体の製造条件の一覧表である。
【図２８】本発明の実施例における、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体の製造条件の一覧表である。
【図２９】本発明の実施例と参考例１〜３との配向関数値の比較表である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
［偏光膜に関連する技術的背景］
偏光膜の背景技術として、本発明に用いられる熱可塑性樹脂基材の材料特性と偏光膜の偏光性能によって表される光学特性について説明する。
【００３６】
先ず、本発明に用いられる熱可塑性樹脂の一般的材料特性を概説する。
熱可塑性樹脂は、高分子が規則正しく配列する結晶状態にあるものと、高分子が規則正しい配列を持たない、あるいは、ごく一部しか規則正しい配列を持たない無定形又は非晶状態にあるものとに大別できる。前者を結晶状態といい、後者を無定形又は非晶状態という。これに対応して、結晶状態にはないが、条件次第では結晶状態をつくることができる性質をもった熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂と呼ばれ、そうした性質をもたない熱可塑性樹脂は非晶性樹脂と呼ばれる。一方、結晶性樹脂であるか非晶性樹脂であるかを問わず、結晶状態にない樹脂又は結晶状態に至らない樹脂をアモルファス又は非晶質の樹脂という。ここでは、アモルファス又は非晶質という用語は、結晶状態をつくらない性質を意味する非晶性という用語とは区別して用いられる。
【００３７】
結晶性樹脂としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）を含むオレフィン系樹脂と、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を含むエステル系樹脂がある。結晶性樹脂の特徴の一つは、一般的に加熱及び／又は延伸配向によって高分子が配列して結晶化が進む性質を有することである。樹脂の物性は、結晶化の程度に応じて様々に変化する。一方で、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような結晶性樹脂でも、加熱処理や延伸配向によって起こる高分子の配列を阻害することによって、結晶化の抑制が可能である。結晶化が抑制されたこれらのポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、それぞれ非晶性ポリプロピレン及び非晶性ポリエチレンテレフタレートといい、これらを、それぞれ総称して非晶性オレフィン系樹脂及び非晶性エステル系樹脂という。
【００３８】
例えばポリプロピレン（ＰＰ）の場合、立体規則性のないアタクチック構造にすることによって、結晶化を抑制した非晶性ポリプロピレン（ＰＰ）を作成することができる。また、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の場合、重合モノマーとして、イソフタル酸、１，４−シクロヘキサンジメタノールのような変性基を共重合すること、すなわち、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の結晶化を阻害する分子を共重合させることによって、結晶化を抑制した非晶性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を作成することができる。
【００３９】
次に、大型表示素子に用いることができる偏光膜の光学特性を概説する。
偏光膜の光学特性とは、端的には、偏光度Ｐと単体透過率Ｔとで表す偏光性能のことである。一般に、偏光膜の偏光度Ｐと単体透過率Ｔとはトレード・オフの関係にある。この２つの光学特性値は、Ｔ−Ｐグラフにより表すことができる。Ｔ−Ｐグラフにおいて、プロットしたラインが単体透過率の高い方向にあり、かつ偏光度の高い方向にあるほど、偏光膜の偏光性能が優れていることになる。
【００４０】
ここでＴ−Ｐグラフを示す図３を参照すると、理想的光学特性は、Ｔ＝５０％で、Ｐ＝１００％の場合である。図から分かるように、Ｔ値が低ければＰ値を上げやすく、Ｔ値が高いほどＰ値を上げにくい、という傾向にある。さらに、偏光膜の偏光性能を透過率Ｔと偏光度Ｐの関数を示す図４を参照すると、図４にライン１及びライン２より上の領域として定められた範囲では、偏光膜の単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐは、光学的表示装置に必要と考えられる「要求性能」を満足するものとなり、この偏光膜を使用した表示装置は、コントラスト比が１０００：１以上で、最大輝度が５００ｃｄ／ｍ2以上になる。この要求性能は、現在において、或いは将来においても、大型表示素子などの偏光膜性能として求められる光学特性と考えられる性能である。単体透過率Ｔの理想値は、Ｔ＝５０％であるが、光が偏光膜を透過する際に、偏光膜と空気との界面で一部の光が反射する現象が起こる。この反射現象を考慮すると、反射に相当する量だけ単体透過率Ｔが減少するので、現実的に達成可能なＴ値の最大値は４５〜４６％程度である。
【００４１】
一方、偏光度Ｐは、偏光膜のコントラスト比（ＣＲ）に変換することができる。例えば９９．９５％の偏光度Ｐは、偏光膜のコントラスト比の２０００：１に相当する。この偏光膜を液晶テレビ用液晶表示パネルの両側に用いたときの表示装置のコントラスト比は、１０５０：１である。ここで表示装置のコントラスト比が偏光膜のコントラスト比を下回るのは、表示パネル内部において偏光解消が生じるためである。偏光解消は、バックライト側の偏光膜を透過してきた光がセル内部を透過する際に、カラーフィルタ中の顔料、液晶分子層、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）によって光が散乱及び／又は反射し、一部の光の偏光状態が変化することにより生じる。偏光膜及び表示パネルのコントラスト比がいずれも大きいほど、液晶テレビはコントラストが優れ、見やすいものとなる。
【００４２】
ところで、偏光膜のコントラスト比は、平行透過率Ｔｐを直交透過率Ｔｃで除した値として定義される。これに対して表示装置のコントラスト比は、最大輝度を最小輝度で除した値として定義することができる。最小輝度とは黒表示時の輝度である。一般的な視聴環境を想定した液晶テレビの場合、０．５ｃｄ／ｍ2以下の最小輝度が要求基準になる。これを越える値では色再現性が低下する。最大輝度とは白表示時の輝度である。一般的な視聴環境を想定した液晶テレビの場合、表示装置は、最大輝度が４５０〜５５０ｃｄ／ｍ2の範囲のものが用いられる。これを下回ると、表示が暗くなるため液晶テレビの視認性が低下する。
【００４３】
大型表示素子を用いた液晶テレビ用の表示装置として求められる性能は、コントラスト比が１０００：１以上で、最大輝度が５００ｃｄ／ｍ2以上である。これが表示装置の「要求性能」と考えられる。図４のライン１（Ｔ＜４２．３％）及びライン２（Ｔ≧４２．３％）は、この表示装置の要求性能を達成するために必要とされる偏光膜の偏光性能の限界値を表している。これは、図５に示すバックライト側と視認側との偏光膜の組み合わせに基づく、次のようなシミュレーションによって求められたラインである。
【００４４】
液晶テレビ用の表示装置のコントラスト比と最大輝度は、光源（バックライト）の光量、バックライト側と視認側に配置される２つの偏光膜の透過率、液晶表示パネルの透過率、バックライト側と視認側の２つの偏光膜の偏光度、液晶表示パネルの偏光解消率に基づいて算出できる。一般的な液晶テレビの光源の光量（１０，０００ｃｄ／ｍ2）、液晶表示パネルの透過率（１３％）、及び偏光解消率（０．０８５％）の基礎数値を用い、異なる幾つかの偏光性能の偏光膜を組み合わせ、それぞれの組み合わせ毎に液晶テレビ用の表示装置のコントラスト比と最大輝度を算出することによって、要求性能を満足する図４のライン１及びライン２を導き出すことができる。すなわち、ライン１及びライン２に達しない偏光膜を使用すると、表示装置のコントラスト比が１０００：１以下で、最大輝度が５００ｃｄ／ｍ2以下になることが示される。算出に用いた式は以下の通りである。
【００４５】
式（１）は、表示装置のコントラスト比を求める式であり、式（２）は、表示装置の最大輝度を求める式である。式（３）は偏光膜の二色比を求める式である。
式（１）：CRD ＝Lmax／Lmin
式（２）：Lmax＝（LB×Tp−（LB／2 ×k1B×DP／100）／2×（k1F-k2F））×Tcell／100
式（３）：DR ＝Ak2／Ak1＝log(k2)／log(k1)＝log(Ts／100×（１-P/100）／TPVA)／log(Ts／100×（１＋P／100）／ TPVA)
ここで、
Lmin＝（LB×Tc＋（LB ／2 ×k1B×DP／100）／2×（k1F-k2F））×Tcell／100
Tp＝（k1B×k1F＋ k2B×k2F）／2×TPVA
Tc＝（k1B×k2F＋ k2B×k1F）／2×TPVA
k1＝Ts／100×（１＋P／100）／TPVA
k2＝Ts／100×（１- P／100）／TPVA
CRD ：表示装置のコントラスト比
Lmax ：表示装置の最大輝度
Lmin ：表示装置の最小輝度
DR ：偏光膜の二色比
Ts ：偏光膜の単体透過率
P ：偏光膜の偏光度
k1 ：第１主透過率
k2 ：第２主透過率
k1F ：視認側偏光膜のk1
k2F ：視認側偏光膜のk2
k1B ：バックライト側偏光膜のk1
k2B ：バックライト側偏光膜のk2
Ak1 ：偏光膜の透過軸方向の吸光度
Ak2 ：偏光膜の吸収軸方向の吸光度
LB ：光源の光量 （１００００cd/m2）
Tc ：偏光膜の直交透過率（視認側偏光板とバックライト側偏光板の組合せ）
Tp ：偏光膜の平行透過率（視認側偏光板とバックライト側偏光板の組合せ）
Tcell ：セルの透過率（１３％）
DP ：セルの偏光解消率（０．０８５％）
TPVA ：ヨウ素が吸着していないPVAフィルムの透過率 （０．９２）。
【００４６】
図４のライン１（Ｔ＜４２．３％）は、図５において偏光膜３と表示される直線上に位置する偏光膜の偏光性能によって導き出される。図５の偏光膜３に属する偏光膜のうち、偏光性能が座標（Ｔ、Ｐ）＝（４２．１％、９９．９５％）で表される点Ｄ（白丸）の偏光膜Ｄは、これを液晶テレビ用の表示装置のバックライト側と視認側の両側に用いた場合に、要求性能を達成することができる。
【００４７】
ところが、同じ偏光膜３に属する偏光膜であっても、単体透過率の低い（より暗い）領域にある、３つの偏光膜Ａ（Ｔ＝４０．６％、Ｐ＝９９．９９８％）、Ｂ（Ｔ＝４１．１％、Ｐ＝９９．９９４％）、又はＣ（Ｔ＝４１．６％，Ｐ＝９９．９８％）をバックライト側と視認側の両側に用いた場合、いずれも、要求性能を達成することができない。バックライト側と視認側のいずれか一方の片側偏光膜として偏光膜Ａ、Ｂ、又はＣを用いた場合、要求性能を達成するためには、例えば、他方の片側偏光膜として、偏光膜４に属する偏光膜Ｅ、偏光膜５に属する偏光膜Ｆ、又は偏光膜７に属するＧのような偏光膜３に比べ、単体透過率が高く、少なくとも偏光度が９９．９％以上の偏光性能の優れた偏光膜を用いることが必要になる。
【００４８】
図５に示す偏光膜１〜７の偏光性能は、式（３）に基づき算出される。式（３）を用いることで偏光膜の偏光性能の指標となる二色比（ＤＲ）から単体透過率Ｔと偏光度Ｐとを算出することができる。二色比とは偏光膜の吸収軸方向の吸光度を透過軸方向の吸光度で除した値である。この数値が高いほど偏光性能が優れていることを表している。例えば、偏光膜３は、二色比が約９４となる偏光性能を持つ偏光膜として算出される。この値を下回る偏光膜は要求性能に達しないということになる。
【００４９】
また、バックライト側と視認側のいずれか一方の側の偏光膜として偏光膜３に比べ偏光性能の劣る、例えば、偏光膜１に属する偏光膜Ｈ（４１．０％、９９．９５％）又は偏光膜２に属する偏光膜Ｊ（４２．０％、９９．９％）を用いた場合、式（１）（２）から明らかになるように、要求性能を達成するためには、例えば、他方の側の偏光膜として偏光膜６に属する偏光膜Ｉ（４３．２％、９９．９５％）又は偏光膜７に属する偏光膜Ｋ（４２．０％、９９．９９８％）のような、偏光膜３に比べ、偏光性能がより優れた偏光膜を用いなければならない。
【００５０】
液晶テレビ用の表示装置の要求性能を達成するためには、バックライト側と視認側のいずれか一方の側の偏光膜の偏光性能が、少なくとも偏光膜３よりも優れていなければならない。図４のライン１（Ｔ＜４２．３％）は、その下限値を示す。他方、図４のライン２（Ｔ≧４２．３％）は、偏光度Ｐの下限値を示す。バックライト側と視認側のいずれか一方の側の偏光膜として偏光度Ｐが９９．９％以下の偏光膜を用いた場合には、他方の側の偏光膜として偏光性能がいかに優れた偏光膜を用いても、要求性能を達成することができない。
【００５１】
結論としては、大型表示素子を用いた液晶テレビ用の表示装置として求められる偏光性能を達成しようとする場合、バックライト側と視認側のいずれか一方の側の偏光膜の偏光性能が少なくともライン１（Ｔ＜４２．３％）及びライン２（Ｔ≧４２．３％）で表される限界を越える領域にある偏光膜、より具体的には、偏光膜３より優れた偏光性能を有し、偏光度が９９．９％以上の偏光膜であることが望まれる条件となる。
【００５２】
［偏光膜の製造に関する実施例］
本発明の光学的表示装置に使用される偏光膜の実施例として、実施例１〜１８を示す。これらの実施例において製造される偏光膜の製造条件を、図２７及び図２８に示す。さらに、対比される例として、参考例及び比較例も作成した。図２９は、第１段の空中高温延伸後における実施例１〜１８及び参考例１〜３による延伸積層体のそれぞれについて、ＰＥＴ樹脂基材の配向関数値を示す表である。
【００５３】
［実施例１］
非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材として、イソフタル酸を６ｍｏｌ％共重合させたイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート（以下、「非晶性ＰＥＴ」という）の連続ウェブの基材を作製した。非晶性ＰＥＴのガラス転移温度は７５℃である。連続ウェブの非晶性ＰＥＴ基材とポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」という）層からなる積層体を以下のように作製した。ちなみにＰＶＡのガラス転移温度は８０℃である。
【００５４】
厚み２００μｍの非晶性ＰＥＴ基材と、重合度１０００以上、ケン化度９９％以上のＰＶＡ粉末を水に溶解した４〜５％濃度のＰＶＡ水溶液とを準備した。次に、上記した厚み２００μｍの非晶性ＰＥＴ基材にＰＶＡ水溶液を塗布し、５０〜６０℃の温度で乾燥し、非晶性ＰＥＴ基材上に厚み７μｍのＰＶＡ層を製膜した。以下、これを「非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体」又は「７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体」又は単に「積層体」という。
【００５５】
７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を、空中補助延伸及びホウ酸水中延伸の２段延伸工程を含む以下の工程を経て、３μｍ厚の偏光膜を製造した。第１段の空中補助延伸工程によって、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を非晶性ＰＥＴ基材と一体に延伸し、５μｍ厚のＰＶＡ層を含む延伸積層体を生成した。以下、これを「延伸積層体」という。具体的には、延伸積層体は、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を１３０℃の延伸温度環境に設定されたオーブンに配備された延伸装置にかけ、延伸倍率が１．８倍になるように自由端一軸に延伸したものである。この延伸処理によって、延伸積層体内のＰＶＡ層は、ＰＶＡ分子が配向された５μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。
【００５６】
次に、染色工程によって、ＰＶＡ分子が配向された５μｍ厚のＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体を生成した。以下、これを「着色積層体」という。具体的には、着色積層体は、延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させたものである。本工程において、染色液は、水を溶媒として、ヨウ素濃度を０．１２〜０．３０重量％の範囲内とし、ヨウ化カリウム濃度を０．７〜２．１重量％の範囲内とした。ヨウ素とヨウ化カリウムの濃度の比は１対７である。
【００５７】
ちなみに、ヨウ素を水に溶解するにはヨウ化カリウムを必要とする。より詳細には、ヨウ素濃度０．３０重量％、ヨウ化カリウム濃度２．１重量％の染色液に延伸積層体を６０秒間浸漬することによって、ＰＶＡ分子が配向された５μｍ厚のＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体を生成した。実施例１においては、ヨウ素濃度０．３０重量％でヨウ化カリウム濃度２．１重量％の染色液への延伸積層体の浸漬時間を変えることによって、最終的に生成される偏光膜の単体透過率を４０〜４４％になるようにヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする種々の着色積層体を生成した。
【００５８】
さらに、第２段のホウ酸水中延伸工程によって、着色積層体を非晶性ＰＥＴ基材と一体にさらに延伸し、３μｍ厚の偏光膜を構成するＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体を生成した。以下、これを「光学フィルム積層体」という。具体的には、光学フィルム積層体は、着色積層体をホウ酸とヨウ化カリウムを含む液温範囲６０〜８５℃のホウ酸水溶液に設定された処理装置に配備された延伸装置にかけ、延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸したものである。より詳細には、ホウ酸水溶液の液温は６５℃である。それはまた、ホウ酸含有量を水１００重量％に対して４重量％とし、ヨウ化カリウム含有量を水１００重量％に対して５重量％とした。
【００５９】
本工程においては、ヨウ素吸着量を調整した着色積層体をまず５〜１０秒間ホウ酸水溶液に浸漬した。しかる後に、その着色積層体をそのまま処理装置に配備された延伸装置である周速の異なる複数の組のロール間に通し、３０〜９０秒かけて延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸した。この延伸処理によって、着色積層体に含まれるＰＶＡ層は、吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向した３μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。このＰＶＡ層が光学フィルム積層体の偏光膜を構成する。
【００６０】
以上のように実施例１は、まず、非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体を延伸温度１３０℃の空中補助延伸によって延伸積層体を生成し、次に、延伸積層体を染色によって着色積層体を生成し、さらに着色積層体を延伸温度６５度のホウ酸水中延伸によって総延伸倍率が５．９４倍になるように非晶性ＰＥＴ基材と一体に延伸された３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体を生成した。このような２段延伸によって非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ層のＰＶＡ分子が高次に配向され、染色によって吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向された偏光膜を構成する３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体を生成することができた。
【００６１】
光学フィルム積層体の製造に必須の工程ではないが、洗浄工程によって、光学フィルム積層体をホウ酸水溶液から取り出し、非晶性ＰＥＴ基材に製膜された３μｍ厚のＰＶＡ層の表面に付着したホウ酸をヨウ化カリウム水溶液で洗浄した。しかる後に、洗浄された光学フィルム積層体を６０℃の温風による乾燥工程によって乾燥した。なお洗浄工程は、ホウ酸析出などの外観不良を解消するための工程である。
【００６２】
次に、貼合せ及び／又は転写工程によって、非晶性ＰＥＴ基材に製膜された３μｍ厚のＰＶＡ層の表面に接着剤を塗布しながら、８０μｍ厚のＴＡＣ（トリアセチルセルロース系）フィルムを貼合せた後、非晶性ＰＥＴ基材を剥離し、３μｍ厚のＰＶＡ層を８０μｍ厚のＴＡＣ（トリアセチルセルロース系）フィルムに転写した。
【００６３】
［実施例２］
実施例２は、実施例１の場合と同様に、まず、非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体を生成し、次に、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を空中補助延伸によって倍率が１．８倍になるように延伸した延伸積層体を生成し、しかる後に、延伸積層体を、液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を生成した。実施例２は、実施例１とは異なる以下の架橋工程を含む。それは、着色積層体を４０℃のホウ酸架橋水溶液に６０秒間浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層のＰＶＡ分子同士に架橋処理を施す工程である。本工程のホウ酸架橋水溶液は、ホウ酸含有量を水１００重量％に対して３重量％とし、ヨウ化カリウム含有量を水１００重量％に対して３重量％とした。
【００６４】
実施例２の架橋工程は、少なくとも３つの技術的作用を求めたものである。第１は、後工程のホウ酸水中延伸において着色積層体に含まれる薄膜化されたＰＶＡ層を溶解させないようにした不溶化作用である。第２は、ＰＶＡ層に着色されたヨウ素を溶出させないようにした着色安定化作用である。第３は、ＰＶＡ層の分子同士を架橋することによって結節点を生成するようにした結節点生成作用である。
【００６５】
実施例２は、次に、架橋された着色積層体を、実施例１の延伸温度６５℃より高い７５℃のホウ酸水中延伸浴に浸漬することによって、実施例１の場合と同様に、延伸倍率が３．３倍になるように延伸し、光学フィルム積層体を生成した。また実施例２の洗浄工程、乾燥工程、貼合せ及び／又は転写工程は、いずれも実施例１の場合と同様である。
【００６６】
なお、ホウ酸水中延伸工程に先立つ架橋工程に求められる技術的作用をより明確にするために、実施例１の架橋されていない着色積層体を延伸温度７０〜７５℃のホウ酸水中延伸浴に浸漬した場合、着色積層体に含まれるＰＶＡ層は、ホウ酸水中延伸浴において溶解し、延伸することができなかった。
【００６７】
［実施例３］
実施例３は、実施例１の場合と同様に、まず、非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体を生成し、次に、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を空中補助延伸によって倍率が１．８倍になるように延伸した延伸積層体を生成した。実施例３は、実施例１とは異なる以下の不溶化工程を含む。それは、延伸積層体を液温３０℃のホウ酸不溶化水溶液に３０秒間浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ分子が配向されたＰＶＡ層を不溶化する工程である。本工程のホウ酸不溶化水溶液は、ホウ酸含有量を水１００重量％に対して３重量％とした。実施例３の不溶化工程に求められる技術的作用は、少なくとも後工程の染色工程において、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層を溶解させないようにした不溶化である。
【００６８】
実施例３は、次に、不溶化された延伸積層体を、実施例１の場合と同様に、液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を生成した。しかる後に、生成された着色積層体を実施例１の延伸温度である６５℃より高い延伸温度である７５℃のホウ酸水中延伸浴に浸漬することによって、実施例１の場合と同様に、延伸倍率が３．３倍になるように延伸し、光学フィルム積層体を生成した。また実施例３の洗浄工程、乾燥工程、貼合せ及び／又は転写工程は、いずれも実施例１の場合と同様である。
【００６９】
なお、染色工程に先立つ不溶化工程に求められる技術的作用をより明確にするために、まず、実施例１の不溶化されていない延伸積層体を染色によって着色積層体を生成し、生成された着色積層体を延伸温度７０〜７５℃のホウ酸水中延伸浴に浸漬した場合、着色積層体に含まれるＰＶＡ層は、実施例２に示したように、ホウ酸水中延伸浴において溶解し、延伸することができなかった。
【００７０】
次に、水を溶媒として、ヨウ素濃度を０．１２〜０．３０重量％の範囲内とした染色液のヨウ素濃度を０．１２〜０．２５重量％とし、他の条件をそのままの染色液に、実施例１の不溶化されていない延伸積層体を浸漬した場合、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層は、染色浴において溶解し、染色不能であった。ところが、実施例３の不溶化された延伸積層体を用いた場合には、染色液のヨウ素濃度を０．１２〜０．２５重量％であっても、ＰＶＡ層は溶解することなく、ＰＶＡ層への染色は可能であった。
【００７１】
染色液のヨウ素濃度を０．１２〜０．２５％であってもＰＶＡ層への染色が可能な実施例３においては、延伸積層体の染色液への浸漬時間を一定にし、染色液のヨウ素濃度及びヨウ化カリウム濃度を実施例１に示した一定範囲内で変化させることによって、最終的に生成される偏光膜の単体透過率を４０〜４４％になるようにヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする着色積層体を種々生成した。
【００７２】
［実施例４］
実施例４は、実施例１の製造工程に実施例３の不溶化工程と実施例２の架橋工程を加えた製造工程によって生成した光学フィルム積層体である。まず、非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体を生成し、次に、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を空中補助延伸によって延伸倍率が１．８倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。実施例４は、実施例３の場合と同様に、生成された延伸積層体を液温３０℃のホウ酸不溶化水溶液に３０秒間浸漬する不溶化工程によって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ分子が配向されたＰＶＡ層を不溶化した。実施例４はさらに、不溶化されたＰＶＡ層を含む延伸積層体を、実施例３の場合と同様に、液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによってヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を生成した。
【００７３】
実施例４は、実施例２の場合と同様に、生成された着色積層体を４０℃のホウ酸架橋水溶液に６０秒間浸漬する架橋工程によって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層のＰＶＡ分子同士を架橋した。実施例４はさらに、架橋された着色積層体を、実施例１の延伸温度６５℃より高い７５℃のホウ酸水中延伸浴に５〜１０秒間浸漬し、実施例２の場合と同様に、延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸し、光学フィルム積層体を生成した。また実施例４の洗浄工程、乾燥工程、貼合せ及び／又は転写工程は、いずれも実施例１から３の場合と同様である。
【００７４】
また実施例４は、実施例３の場合と同様に、染色液のヨウ素濃度を０．１２〜０．２５重量％であっても、ＰＶＡ層は溶解することはない。実施例４においては、延伸積層体の染色液への浸漬時間を一定にし、染色液のヨウ素濃度及びヨウ化カリウム濃度を実施例１に示した一定範囲内で変化させることによって、最終的に生成される偏光膜の単体透過率を４０〜４４％になるようにヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする着色積層体を種々生成した。
【００７５】
以上のように実施例４は、まず、非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体を生成し、次に、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を空中補助延伸によって延伸倍率が１．８倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。生成された延伸積層体を液温３０℃のホウ酸不溶化水溶液に３０秒間浸漬することによって延伸積層体に含まれるＰＶＡ層を不溶化した。不溶化されたＰＶＡ層を含む延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって不溶化されたＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体を生成した。ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を４０℃のホウ酸架橋水溶液に６０秒間浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層のＰＶＡ分子同士を架橋した。架橋されたＰＶＡ層を含む着色積層体をホウ酸とヨウ化カリウムを含む液温７５℃のホウ酸水中延伸溶に５〜１０秒間浸漬し、しかる後に、ホウ酸水中延伸によって倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸した光学フィルム積層体を生成した。
【００７６】
実施例４は、このように空中高温延伸及びホウ酸水中延伸からなる２段延伸と染色浴への浸漬に先立つ不溶化及びホウ酸水中延伸に先立つ架橋からなる前処理とによって、非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ層のＰＶＡ分子が高次に配向され、染色によってＰＶＡ分子に確実に吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向された偏光膜を構成する３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体を安定的に生成することができた。
【００７７】
［実施例５］
実施例５は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ層の厚みにある。実施例４は、７μｍ厚のＰＶＡ層で最終的に光学フィルム積層体に含まれるＰＶＡ層が３μｍ厚であった。これに対して、実施例５は、１２μｍ厚のＰＶＡ層で最終的に光学フィルム積層体に含まれるＰＶＡ層が５μｍ厚であった。
【００７８】
［実施例６］
実施例６は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は非晶性ＰＥＴ基材に用いた重合モノマーにある。実施例４は、イソフタル酸をＰＥＴに共重合させた非晶性ＰＥＴ基材を用いた。これに対して、実施例６は、ＰＥＴに対して変性基として１，４−シクロヘキサンジメタノールを共重合させた非晶性ＰＥＴ基材を用いた。
【００７９】
［実施例７］
実施例７は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、総延伸倍率が６倍又は６倍に近い値になるように空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率を変化させたことにある。実施例４は、空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率が１．８倍及び３．３倍とした。これに対して、実施例７は、それぞれの延伸倍率が１．２倍及び４．９倍とした。ところで実施例４の総延伸倍率が５．９４倍であった。これに対して実施例７の総延伸倍率が５．８８倍であった。これは、ホウ酸水中延伸において、延伸倍率が４．９倍以上に延伸することができなかったことによる。
【００８０】
［実施例８］
実施例８は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、総延伸倍率が６倍になるように空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率を変化させたことにある。実施例８は、それぞれの延伸倍率が１．５倍及び４．０倍とした。
【００８１】
［実施例９］
実施例９は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、総延伸倍率が６倍になるように空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率を変化させたことにある。実施例９は、それぞれの延伸倍率が２．５倍及び２．４倍とした。
【００８２】
［実施例１０］
実施例１０は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、実施例４の場合、空中補助延伸の延伸温度を１３０℃に設定したのに対して、実施例１０の場合、空中補助延伸の延伸温度を９５℃としたことにある。
【００８３】
［実施例１１］
実施例１１は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、実施例４の場合、空中補助延伸の延伸温度を１３０℃に設定したのに対して、実施例１１の場合、空中補助延伸の延伸温度を１１０℃としたことにある。
【００８４】
［実施例１２］
実施例１２は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、実施例４の場合、空中補助延伸の延伸温度を１３０℃に設定したのに対して、実施例１２の場合、空中補助延伸の延伸温度を１５０℃としたことにある。
【００８５】
［実施例１３］
実施例１３は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が１．８倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を２．８倍に変化させたことにある。実施例１３の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例４の場合の約６倍（正確には５．９４倍）のに対して、約５倍（正確には５．０４倍）となった。
【００８６】
［実施例１４］
実施例１４は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が１．８倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を３．１倍に変化させたことにある。実施例１４の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例４の場合の約６倍（正確には５．９４倍）のに対して、約５．５倍（正確には５．５８倍）となった。
【００８７】
［実施例１５］
実施例１５は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が１．８倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を３．６倍に変化させたことにある。実施例１５の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例４の場合の約６倍（正確には５．９４倍）のに対して、約６．５倍（正確には６．４８倍）となった。
【００８８】
［実施例１６］
実施例１６は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸方法にある。実施例４は、空中補助延伸によって延伸倍率が１．８倍になるように自由端一軸に延伸した。これに対して、実施例１６は、空中補助延伸によって延伸倍率が１．８倍になるように固定端一軸に延伸した。
【００８９】
［実施例１７］
実施例１７は、以下の相違点を除き、実施例１６と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が１．８倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を３．９倍に変化させたことにある。実施例１７の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例１６の場合の約６倍（正確には５．９４倍）に対して、約７倍（正確には７．０２倍）となった。
【００９０】
［実施例１８］
実施例１８は、以下の相違点を除き、実施例１６と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が１．８倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を４．４倍に変化させたことにある。実施例１８の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例１６の場合の約６倍（正確には５．９４倍）に対して、約８倍（正確には７．９２倍）となった。
【００９１】
［比較例１］
比較例１は、実施例４と同様の条件で、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材にＰＶＡ水溶液を塗布し、乾燥させて非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層を製膜した積層体を生成した。次に、延伸温度を１３０℃に設定した空中高温延伸によって、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を延伸倍率が４．０倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層は、ＰＶＡ分子が配向された３．５μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。
【００９２】
次に、延伸積層体は染色処理され、ＰＶＡ分子が配向された３．５μｍ厚のＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体が生成された。具体的には、着色積層体は、延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させたものである。このように、ＰＶＡ分子が配向されたＰＶＡ層へのヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする着色積層体を種々生成した。
【００９３】
さらに、着色積層体は架橋処理される。具体的には、液温が４０℃で、ホウ酸３％、ヨウ化カリウム３％からなるホウ酸架橋水溶液に６０秒間、浸漬することによって着色積層体に架橋処理を施した。比較例１は、架橋処理が施された着色積層体が実施例４の光学フィルム積層体に相当する。したがって、洗浄工程、乾燥工程、貼合せ及び／又は転写工程は、いずれも実施例４の場合と同様である。
【００９４】
［比較例２］
比較例２は、比較例１の延伸積層体を比較例１と同様の条件で、延伸倍率が４．５倍、５．０倍、６．０倍になるように延伸した延伸積層体を生成した。比較表は、比較例１と比較例２とを含めた、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材と該非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ層とに発生した現象を示したものである。これにより、延伸温度１３０℃の空中高温延伸による延伸倍率が４．０倍を限度とすることを確認した。
【００９５】
［延伸に関連する技術的背景］
図１８〜図２２は、いずれも実験に基づいて表したものである。まず、図１８を参照すると、図１８は、結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴとＰＶＡ系樹脂のそれぞれの延伸温度と延伸可能倍率との相対関係を実験に基づいて表した図である。
【００９６】
図１８の太線は、延伸温度の変化にともなう非晶性ＰＥＴの延伸可能倍率の変化を表す。非晶性ＰＥＴは、Ｔｇが約７５℃であり、これ以下の温度で延伸することはできない。図から分かるように、空中高温の自由端一軸延伸によると約１１０℃を越える点で７．０倍以上にまで延伸できる。一方、図１８の細線は、延伸温度の変化にともなう結晶性ＰＥＴの延伸可能倍率の変化を表す。結晶性ＰＥＴは、Ｔｇが約８０℃であり、これ以下の温度では延伸することができない。
【００９７】
次に、図１９を参照すると、図は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のＴｇと融点Ｔｍとの間での温度変化にともなう結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴのそれぞれの結晶化速度の変化を表す。図１９において、８０℃から１１０℃前後のアモルファス状態にある結晶性ＰＥＴは１２０℃前後で急速に結晶化することが理解される。
【００９８】
また、図１８から明らかなように、結晶性ＰＥＴにおいては、空中高温の自由端一軸延伸による延伸可能倍率は、４．５〜５．５倍が上限となる。しかも、適用され得る延伸温度は、極めて限定的で、約９０℃から約１１０℃までの温度範囲である。
【００９９】
図２９に結晶性ＰＥＴを用いて空中高温の自由端一軸延伸を行った例を参考例１〜３として示す。これらは、いずれも、厚み２００μｍの結晶性ＰＥＴ基材に厚み７μｍのＰＶＡ層を製膜した積層体を、空中高温延伸することによって生成された、厚み３．３μｍの偏光膜である。それぞれの延伸温度には違いがあり、延伸温度は、参考例１が１１０℃、参考例２が１００℃、参考例３が９０℃である。ここで注目すべきは、延伸可能倍率である。参考例１の延伸倍率の限界は４．０倍であり、参考例２及び３は４．５倍である。最終的には積層体自体が破断したことによって、これらを越える延伸処理が不可能であった。しかしながら、この結果には、結晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層自体の延伸可能倍率が影響を及ぼしている可能性を否定することができない。
【０１００】
そこで図１８を参照すると、この図における破線は、ＰＶＡ系樹脂に属するＰＶＡの延伸可能倍率を表す。ＰＶＡ系樹脂のＴｇは７５〜８０℃であり、これ以下でＰＶＡ系樹脂からなる単層体を延伸することはできない。図１８から明らかなように、空中高温の自由端一軸延伸によると、ＰＶＡ系樹脂からなる単層体の延伸可能倍率は５．０倍を限度とする。このことにより、本発明者らは、以下のことを明らかにすることができた。それは、結晶性ＰＥＴ及びＰＶＡ系樹脂のそれぞれの延伸温度及び延伸可能倍率の関係から、結晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体の空中高温の自由端一軸延伸による延伸可能倍率は、９０〜１１０℃の延伸温度範囲において４．０〜５．０倍が限度であるということである。
【０１０１】
次に、非晶性ＰＥＴ基材上にＰＶＡ系樹脂層を塗布形成した積層体を、空中高温のもとで、自由端一軸延伸した事例を、以下の表１に比較例１及び２として示す。非晶性ＰＥＴ基材に延伸温度による限界はない。比較例１は、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材に製膜された７μｍ厚のＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、延伸温度を１３０℃に設定した空中高温の自由端一軸延伸によって生成された偏光膜である。このときの延伸倍率は４．０倍であった。
【０１０２】
表１を参照すると、比較例２は、比較例１と同様に、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材に製膜された７μｍ厚のＰＶＡ系樹脂層を、延伸倍率が４．５倍、５．０倍、６．０倍になるようにそれぞれを延伸することによって生成された偏光膜である。いずれの比較例においても、表１に示した通り、非晶性ＰＥＴ基材にフィルムの面内で延伸の不均一が生じるか、破断が生じ、一方で、延伸倍率４．５倍でＰＶＡ系樹脂層に破断が生じている。これにより、延伸温度１３０℃の空中高温延伸によるＰＶＡ系樹脂層の延伸倍率の限界が４．０倍であることを確認した。
【表１】
【０１０３】
参考例１〜３はいずれも、延伸温度に違いはあるが、結晶性ＰＥＴ基材にＰＶＡ系樹脂層を製膜した積層体に対し、４．０〜４．５倍の延伸処理を施すことによってＰＶＡ分子を配向させ、薄膜化したＰＶＡ系樹脂層に、ヨウ素を吸着させて着色積層体を生成したものである。具体的には、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ系樹脂層の単体透過率が４０〜４４％になるように、延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層にヨウ素を吸着させた。また薄膜化されたＰＶＡ系樹脂層へのヨウ素吸着量を調整することによって単体透過率Ｔと偏光度Ｐとを異にする種々の偏光膜を生成した。
【０１０４】
図２６を参照すると、図２６におけるライン１及びライン２は、本発明の光学的表示装置に使用される偏光膜に要求される光学特性を規定する線であり、偏光度Ｐと透過率Ｔの関係が、これらライン１、２より上にある偏光膜は、要求される光学特性を満足する。図２６では、これらライン１、２と対比して、参考例１〜３の偏光膜の光学特性を表している。図から分かるように、参考例１〜３の偏光膜は、いずれも、要求される光学特性を満足しない。その原因は、結晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層は、空中高温延伸によって、ある程度ＰＶＡ分子が配向されるが、その一方で、空中高温延伸は、ＰＶＡ分子の結晶化を促進し、非晶部分の配向を阻害しているものと推定される。
【０１０５】
そこで、本発明者らは、本発明に先立って、ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００１４６０に係る国際出願に開示される偏光膜及びその製造方法を開発した。これは、Ｔｇ以下の延伸温度であってもＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を延伸することができる、という水の可塑剤機能に着目した知見に基づいたものである。この方法により製造される偏光膜の一例を、ここでは比較例３とする。この方法によれば、ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体は、延伸倍率５．０倍まで延伸できる。
【０１０６】
本発明者らは、その後さらに研究を進め、延伸倍率の限界が５．０倍となる原因は、ＰＥＴ基材が結晶性ＰＥＴによるものであることを確認した。ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体はＴｇ以下のホウ酸水溶液で延伸されるため、ＰＥＴ基材が結晶性であるか非晶性であるかは延伸作用に大きく影響しないとの認識であったが、非晶性ＰＥＴを用いた場合には、積層体を延伸倍率５．５倍まで延伸できることを見出した。この場合、非晶性ＰＥＴを基材として使用し、比較例３に示す偏光膜の製造方法と同様の方法を適用する場合において、延伸倍率の限界が５．５倍であることの原因は、非結晶性のＰＥＴ基材による延伸倍率の制限が影響しているものと推定される。
【０１０７】
比較例１については、単体透過率Ｔと偏光度Ｐを異にする種々の偏光膜を生成した。図２６に、参考例１〜３とともに、それらの光学特性を示す。
【０１０８】
図２０は、本発明者らが、こうした研究結果を基に着想を得た、本発明の２段延伸における、空中高温延伸の延伸倍率と総合延伸倍率（以下、「総延伸倍率」という。）との関係を表したものである。横軸は、自由端一軸延伸による延伸温度１３０℃の空中延伸における延伸倍率である。縦軸の総延伸倍率は、以下に述べる自由端一軸空中高温延伸を含む２段階の延伸処理によって、空中高温延伸前の長さである元長を１として、最終的に元長が何倍延伸されたかを表す総延伸倍率である。例えば、延伸温度１３０℃の空中高温延伸による延伸倍率が２倍であって、次の延伸倍率が３倍であれば、総延伸倍率は６倍（２×３＝６）になる。空中高温延伸に続く第２段の延伸工程は、延伸温度６５℃のホウ酸水溶液中における自由端一軸延伸（以下、ホウ酸水溶液に浸漬させながら延伸する処理を「ホウ酸水中延伸」という。）である。この二つの延伸方法を組み合わせることによって、図２０に示す結果を得ることができた。
【０１０９】
図２０の実線は、非晶性ＰＥＴの延伸可能倍率を表している。非晶性ＰＥＴの総延伸倍率は、空中高温延伸せずに、直接ホウ酸水中延伸をした場合、すなわち空中高温延伸の倍率が１倍のときには、５．５倍が限度である。これ以上の延伸を行うと、非晶性ＰＥＴは破断する。しかしながら、この値は、非晶性ＰＥＴの最小延伸倍率に相当する。非晶性ＰＥＴの総延伸倍率は、空中高温延伸時の延伸倍率が大きくなるほど大きくなり、延伸可能倍率は、１０倍を越える。
【０１１０】
これに対して、図２０の破線は、非晶性ＰＥＴに製膜されたＰＶＡ系樹脂層の延伸可能倍率を表している。空中高温延伸せずに、直接ホウ酸水中延伸した場合には、ＰＶＡ系樹脂層の総延伸倍率は最大倍率を示す７倍である。しかしながら、空中高温延伸時の延伸倍率が大きくなるほどＰＶＡ系樹脂層の総延伸倍率は小さくなり、空中高温延伸時の延伸倍率が３倍の点では、ＰＶＡ系樹脂層の総合延伸倍率が６倍を下回る。ＰＶＡ系樹脂層の総合延伸倍率を６倍にしようとすると、ＰＶＡ系樹脂層が破断する。図２０から明らかなように、非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を延伸できなくなる原因は、空中高温の延伸倍率の大きさに応じて、非晶性ＰＥＴ基材に起因するものからＰＶＡ系樹脂層に起因するものに移る。因みに、ＰＶＡの空中延伸倍率は４倍までであり、それ以上は延伸不能である。この倍率が、ＰＶＡの総延伸倍率に相当するものと推定される。
【０１１１】
ここで、図２１を参照する。図２１は、結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴ、及びＰＶＡ系樹脂について、空中高温延伸とホウ酸水中延伸の２段延伸を行った場合における総延伸可能倍率を、空中高温延伸の延伸温度との関係で示すもので、実験に基づくデータに従って描かれたものである。図１８は、結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴ、及びＰＶＡ系樹脂について、空中高温延伸の延伸温度を横軸にとり、空中高温延伸の延伸可能倍率を縦軸とってに表すものである。図２１の図１８との違いは、横軸が２倍の空中高温延伸のときの延伸温度を横軸にとり、空中高温延伸とホウ酸水中延伸との総延伸可能倍率を縦軸とって表したことにある。
【０１１２】
本発明において使用される偏光膜の製造方法は、後述されるように、空中高温延伸とホウ酸水中延伸との２段階の延伸工程の組み合わせからなる。２段階延伸工程の組み合わせは、単純に想到できるものではない。本発明者らが長期間にわたって鋭意研究を重ねた結果、この組み合わせによって初めて、以下に述べる２つの技術的課題を同時に解決することができる、という驚くべき結果に到達するに至ったのである。熱可塑性樹脂基材にＰＶＡ系樹脂層を形成して延伸及び染色を行うことにより偏光膜を製造しようとする試みにおいては、これまで解決不能と考えられてきた２つの技術的課題が存在する。
【０１１３】
第１の技術的課題は、ＰＶＡ系樹脂の配向性の向上に影響をもつ延伸倍率及び延伸温度が、その上にＰＶＡ系樹脂を形成する熱可塑性樹脂基材によって大きく制約を受けることである。
【０１１４】
第２の技術的課題は、延伸倍率及び延伸温度の制約という問題を克服できても、ＰＶＡ系樹脂及び熱可塑性樹脂基材として使用されるＰＥＴなどでは、結晶性樹脂の結晶化と延伸可能性とが対立する物性であるため、ＰＶＡ系樹脂の延伸がＰＶＡ系樹脂の結晶化によって制限されることである。
【０１１５】
第１の課題は以下の通りである。熱可塑性樹脂基材を用いて偏光膜を製造する場合における制約は、図１８に示すように、延伸温度がＰＶＡ系樹脂のＴｇ（約７５〜８０℃）以上であり、延伸倍率が４．５〜５．０倍であるというＰＶＡ系樹脂の特性に起因する。熱可塑性樹脂基材として結晶性ＰＥＴを用いると、延伸温度が９０〜１１０℃にさらに限定される。積層体の空中高温延伸によって、その積層体に含まれる熱可塑性樹脂基材に形成されたＰＶＡ系樹脂層を薄膜化した偏光膜は、こうした制限を逃れ難いものと考えられてきた。
【０１１６】
そのため、本発明者らは、水の可塑剤機能に着目して、空中高温延伸に代わることができるホウ酸水中延伸方法を提示した。しかしながら、延伸温度が６０〜８５℃のホウ酸水中延伸によっても、結晶性ＰＥＴを用いると、延伸倍率の限界が５．０倍となり、非晶性ＰＥＴを用いた場合でも、延伸倍率の限界が５．５倍という、熱可塑性樹脂基材に起因する制約を逃れることができなかった。このことにより、ＰＶＡ分子の配向性向上が制限され、薄膜化された偏光膜の光学特性も限定される結果となった。これが第１の技術的課題である。
【０１１７】
第１の技術的課題の解決手段は、図２２によって説明することができる。図２２は、２つの関連図からなる。一つは、熱可塑性樹脂基材として用いられるＰＥＴの配向性を表す図であり、他の一つはＰＥＴの結晶化度を表す図である。いずれも横軸は、空中高温延伸とホウ酸水中延伸との総延伸倍率を表す。図２２の破線は、ホウ酸水中延伸単独による総延伸倍率を表す。ＰＥＴの結晶化度は、結晶性であるか非晶性であるかに関わりなく、延伸倍率が４〜５倍のところで急上昇する。そのため、ホウ酸水中延伸を適用した場合であっても、延伸倍率は、５倍又は５．５倍が限度であった。ここで配向性が上限となり、延伸張力が急上昇する。その結果、延伸不能となる。
【０１１８】
これに対して、図２２の実線は、延伸温度１１０℃で延伸倍率が２倍になるように空中高温の自由端一軸延伸を行い、次に延伸温度６５℃のホウ酸水中延伸を行った結果を示す。結晶性であるか非晶性であるかに関わりなく、ＰＥＴの結晶化度は、ホウ酸水中延伸単独の場合と異なり急上昇することはなかった。その結果、総延伸可能倍率は、７倍まで高めることができた。ここで配向性が上限となり延伸張力が急上昇する。これは、図２１から明らかなように、第１段の延伸方法として空中高温の自由端一軸延伸を採用した結果である。これに対して、後述されるように、延伸に際して延伸方向に直角な方向の収縮を拘束する、いわゆる固定端一軸延伸法による空中高温延伸を行うと、総延伸可能倍率を８．５倍にすることができる。
【０１１９】
図２２において、熱可塑性樹脂基材として用いられるＰＥＴの配向性と結晶化度との関係は、空中高温延伸による補助延伸によって、結晶性であるか非晶性であるかに関わりなくＰＥＴの結晶化を抑制できることを確認した。しかしながら、補助延伸温度とＰＥＴの配向性との関係を示す図２３を参照すると、熱可塑性樹脂基材として結晶性ＰＥＴを用いた場合、補助延伸後の結晶性ＰＥＴの配向性は、９０℃では０．３０以上、１００℃では０．２０以上、１１０℃でも０．１０以上である。ＰＥＴの配向性が０．１０以上になると、ホウ酸水溶液中における第２段目の延伸において、延伸張力が上昇し、延伸装置にかかる負荷が大きく、製造条件としては好ましくない。図２３は、熱可塑性樹脂基材としては非晶性ＰＥＴを用いるのが好ましいことを示しており、さらに、より好ましくは、配向関数が０．１０以下の非晶性ＰＥＴであり、さらに好ましくは０．０５以下の非晶性ＰＥＴであることを示唆するものである。
【０１２０】
図２３は、１．８倍の空中高温延伸における空中延伸温度と熱可塑性樹脂基材として用いられるＰＥＴの配向関数との関係を表した実験データである。図２３から明らかなように、ホウ酸水溶液中において延伸積層体を高倍率に延伸することが可能になる、配向関数が０．１０以下のＰＥＴは、非晶性ＰＥＴになる。特に、配向関数が０．０５以下になると、ホウ酸水溶液中における第２段目の延伸の際に、延伸装置に延伸張力が上昇するなどの大きな負荷をかけることなく、安定して高倍率に延伸することができる。この点は、図２９に実施例１〜１８及び参考例１〜３として示す例における配向関数値からも容易に理解できることである。
【０１２１】
第１の技術的課題を解決することによって、ＰＥＴ基材に起因する延伸倍率についての制約を取り払い、総延伸を高倍率化することによってＰＶＡ系樹脂の配向性を高めることができる。そのことにより、偏光膜の光学特性は、格段と改善される。ところが、本発明者らが達成した光学特性の改善は、これに止まるものではない。これは、第２の技術的課題を解決することによって達成される。
【０１２２】
第２の技術的課題は以下の通りである。ＰＶＡ系樹脂や熱可塑性樹脂基材としてのＰＥＴなどの結晶性樹脂の特徴の一つは、一般的に加熱や延伸配向によって高分子が配列して結晶化が進む性質を有することである。ＰＶＡ系樹脂の延伸は、結晶性樹脂であるＰＶＡ系樹脂の結晶化によって制限される。結晶化と延伸可能性とは対立する物性であり、ＰＶＡ系樹脂の結晶化の進展はＰＶＡ系樹脂の配向性を阻害する、というのが一般的な認識であった。これが第２の技術的課題である。この技術的課題を解決する手段は、図２４によって説明することができる。図２４は、２つの実験結果に基づき算出されたＰＶＡ系樹脂の結晶化度とＰＶＡ系樹脂の配向関数との関係を実線と破線とで表したものである。
【０１２３】
図２４の実線は、以下の試料のＰＶＡ系樹脂の結晶化度とＰＶＡ系樹脂の配向関数との関係を表したものである。試料は、まず、非晶性ＰＥＴ基材上に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を６個、同一の条件で生成した。準備した６個のＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、それぞれ異なる延伸温度８０℃，９５℃，１１０℃、１３０℃，１５０℃、及び１７０℃で、同一の延伸倍率１．８倍となるように、空中高温延伸によって延伸し、ＰＶＡ系樹脂層を含む延伸積層体を生成した。生成されたそれぞれの延伸積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層の結晶化度とＰＶＡ系樹脂の配向関数を測定及び解析した。測定方法及び解析方法の詳細は、後述する。
【０１２４】
図２４の破線は、実線の場合と同様に、以下の試料におけるＰＶＡ系樹脂の結晶化度とＰＶＡ系樹脂の配向関数との関係を表したものである。まず、非晶性ＰＥＴ基材上に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を６個、同一の条件で生成することにより、試料を準備した。準備した６つのＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、それぞれ異なる延伸倍率１．２倍、１．５倍、１．８倍、２．２倍、２．５倍、及び３．０倍となるように、同一の延伸温度１３０℃で、空中高温延伸によって延伸し、ＰＶＡ系樹脂層を含む延伸積層体を生成した。生成されたそれぞれの延伸積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層の結晶化度とＰＶＡ系樹脂の配向関数を後述の方法により測定及び解析した。
【０１２５】
図２４の実線によって、空中高温延伸の延伸温度を高く設定する方が、延伸積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層の配向性が向上することが分かる。また、図２４の破線によって、空中高温延伸の延伸倍率を高倍率に設定する方が、延伸積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層の配向性が向上することが分かる。第２段のホウ酸水中延伸前に、ＰＶＡ系樹脂の配向性を向上させておくこと、すなわちＰＶＡ系樹脂の結晶化度を高めておくことにより、結果としてホウ酸水中延伸後のＰＶＡ系樹脂の配向性も高くなる。さらにＰＶＡ系樹脂の配向性が高くなることで、結果としてポリヨウ素イオンの配向性も高くなることを、後述される実施例のＴ−Ｐグラフからも確認することができる。
【０１２６】
第１段の空中高温延伸の延伸温度を高く設定しておくか又は延伸倍率をより高倍率に設定しておくことによって、第２段のホウ酸水中延伸によって生成されたＰＶＡ系樹脂層のＰＶＡ分子の配向性を、より高めることができる、という予期しない優れた結果を得た。
【０１２７】
図２４に示すＰＶＡ系樹脂の結晶化度（横軸）を参照する。ＰＶＡ系樹脂層を含む延伸積層体の染色のための水溶液に浸漬する着色工程において、ＰＶＡ系樹脂層の溶解などの不具合を生じさせることなく着色積層体を生成するためには、少なくともＰＶＡ系樹脂層の結晶化度が２７％以上であることが好ましい。そのことによりＰＶＡ系樹脂層を溶解させることなく、ＰＶＡ系樹脂層を染色することができる。またＰＶＡ系樹脂層の結晶化度を３０％以上に設定することにより、ホウ酸水溶液中における延伸温度をより高温にすることができる。そのことにより着色積層体の安定した延伸を可能とし、偏光膜を安定的に作製することができる。
【０１２８】
一方、ＰＶＡ系樹脂層の結晶化度が３７％以上になると、染色性が低く染色濃度を濃くしなければならず、使用材料も増加し、染色時間がかかり、生産性が低下するおそれがでてくる。またＰＶＡ系樹脂層の結晶化度が４０％以上になると、ホウ酸水溶液中での延伸処理においてＰＶＡ系樹脂層が破断するなどの不具合が生じるおそれもでてくる。したがって、ＰＶＡ系樹脂の結晶化度は、２７％以上で４０％以下となるように設定されることが好ましい。より好ましくは、３０％以上で３７％以下に設定することである。
【０１２９】
次に、図２４のＰＶＡ系樹脂層の配向関数（縦軸）を参照する。非晶性ＰＥＴの樹脂基材を用いて高機能の偏光膜を作製するためには、少なくともＰＶＡ系樹脂層の配向関数が０．０５以上であることが好ましい。また、ＰＶＡ系樹脂層の配向性が０．１５以上になると、ＰＶＡ系樹脂層を含む着色積層体に対するホウ酸水溶液中における延伸倍率を下げることができる。そのことにより広幅の偏光膜の作製が可能になる。
【０１３０】
一方、ＰＶＡ系樹脂層の配向関数が０．３０以上になると、染色性が低く染色濃度を濃くしなければならず、使用材料も増加し、染色時間がかかり、生産性が低下するおそれがでてくる。またＰＶＡ系樹脂層の配向関数が０．３５以上になると、ホウ酸水溶液中における延伸処理においてＰＶＡ系樹脂層が破断するなどの不具合が生じるおそれがでてくる。したがって、ＰＶＡ系樹脂層の配向関数は、０．０５以上で０．３５以下となるように設定されることが好ましい。より好ましくは、０．１５以上で０．３０以下に設定することである。
【０１３１】
第１の技術的課題の解決手段は、非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、予め第１段の空中高温延伸によって予備的又は補助的に延伸しておくことによって、第２段のホウ酸水中延伸によって非晶性ＰＥＴ基材の延伸倍率に制限されることなく、ＰＶＡ系樹脂層を高倍率に延伸することが可能となり、そのことによりＰＶＡの配向性が十分に向上する、というものである。
【０１３２】
また、第２の技術的課題の解決手段は、予め第１段の空中高温延伸の延伸温度を予備的又は補助的により高い温度に設定しておくか又は延伸倍率を予備的又は補助的により高倍率に設定しておくことであり、これによって、第２段のホウ酸水中延伸によって生成されたＰＶＡ系樹脂層のＰＶＡ分子の配向性をより高めるという予期せざる結果がもたらされた。いずれの場合においても、第１段の空中高温延伸が第２段のホウ酸水中延伸に対する予備的又は補助的な空中延伸手段として位置付けることができる。以下、「第１段の空中高温延伸」を第２段のホウ酸水中延伸と対比して「空中補助延伸」という。
【０１３３】
「空中補助延伸」を行うことによる、特に第２の技術的課題の解決メカニズムについて、以下のように推定することができる。空中補助延伸を高温にするか又は高倍率にするほど、図２４で確認したように、空中補助延伸後のＰＶＡ系樹脂の配向性が向上する。これは、高温又は高倍率であるほどＰＶＡ系樹脂の結晶化が進みながら延伸されるため、部分的に架橋点ができながら延伸されることが要因であると推定される。結果としてＰＶＡ系樹脂の配向性が向上していることになる。予めホウ酸水中延伸前に空中補助延伸によりＰＶＡ系樹脂の配向性を向上させておくことで、ホウ酸水溶液に浸漬した時に、ホウ酸がＰＶＡ系樹脂と架橋し易くなり、ホウ酸が結節点となりながら延伸されるものと推定される。結果としてホウ酸水中延伸後もＰＶＡ系樹脂の配向性が高くなる。
【０１３４】
以上を総合すると、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段延伸工程で延伸を行うことによって、厚みが１０μｍ以下であり、単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐで表される光学特性が、次式
Ｐ＞―（１０0.929T―42.4―１）×１００（ただし、Ｔ＜４２．３）、及び
Ｐ≧９９．９（ただし、Ｔ≧４２．３）
の条件を満足するように構成された偏光膜を得ることができる。二色性物質は、ヨウ素又はヨウ素と有機染料の混合物のいずれでもよい。
【０１３５】
単体透過率をＴ、偏光度をＰとしたときの光学特性値がこの不等式によって表される範囲にある偏光膜は、一義的には、大型表示素子を用いた液晶テレビ用の表示装置として求められる性能を有する。具体的には、コントラスト比が１０００：１以上で、最大輝度が５００ｃｄ／ｍ2以上の光学的表示装置を製造することができる。ここでは、これを「要求性能」という。この偏光膜は、有機ＥＬ表示パネルの視認側に貼り合される光学機能フィルム積層体に用いることもできる。
【０１３６】
液晶表示パネルに用いられる場合には、バックライト側と視認側のいずれか一方の側に配置される偏光膜の偏光性能が、少なくともこの光学的特性を満足する偏光膜でなければならない。また、バックライト側と視認側のいずれか一方の側の偏光膜として偏光度Ｐが９９．９％以下の偏光膜を用いた場合には、他方の片側偏光膜として、偏光性能がいかに優れた偏光膜を用いても、要求性能を達成することが困難になる。
【０１３７】
次に、図１を参照する。図１は、非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材の厚み及びＰＶＡ系樹脂層の塗工厚(偏光膜厚）が何らかの不具合を生じる原因になるかどうかを検証した結果を示すものである。図１において、横軸は熱可塑性樹脂基材の厚みをμｍで表し、縦軸は該基材上に塗工されたＰＶＡ系樹脂層の厚みを表す。縦軸において、括弧内の数字は、基材上のＰＶＡ系樹脂層が延伸され、染色されて偏光膜となった時の厚みを表す。図１に示したように、基材の厚みがＰＶＡ系樹脂層の厚みの５倍以下では、搬送性に問題が生じることが懸念され、不具合の原因となる可能性がある。また一方、延伸され、染色されて偏光膜となった時の厚みが１０μｍ以上になると、偏光膜のクラック耐久性に問題が生じることが懸念される。
【０１３８】
熱可塑性樹脂基材としては、非晶性エステル系のものが好ましく、この種の熱可塑性樹脂基材としては、イソフタル酸を共重合させた共重合ポリエチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノールを共重合させた共重合ポリエチレンテレフタレート又は他の共重合ポリエチレンテレフタレートを含む非晶性ポリエチレンテレフタレートを挙げることができる。基材は、透明樹脂とすることができる。
【０１３９】
ポリビニルアルコール系樹脂に染色させる二色性物質は、ヨウ素又はヨウ素と有機染料の混合物であることが好ましい。
【０１４０】
本発明においては、熱可塑性樹脂基材のＰＶＡ系樹脂層が製膜されていない面に、粘着剤層を介してセパレータを剥離自在に積層することができる。この場合には、熱可塑性樹脂基材、例えば非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材を偏光膜の保護フィルムとして機能させることができ、そのためには、樹脂基材は光学的に透明でなければならない。
【０１４１】
本発明の別の形態として、熱可塑性樹脂基材、例えば非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材のＰＶＡ系樹脂層が製膜されていない面に、光学機能フィルムを貼り合せ、該光学機能フィルムの上に粘着剤層を形成し、該粘着剤層を介してセパレータを剥離自在に積層するようにした光学機能フィルム積層体を生成することができる。この場合において、光学機能フィルムを、面内ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとしてとき、これら屈折率がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する、３次元屈折率異方性をもった２軸性位相差フィルムとすることが好ましい。
【０１４２】
上述した図１から分かるように、熱可塑性樹脂基材、例えば非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材の厚みは、製膜されるＰＶＡ系樹脂層の厚みの６倍以上であることが好ましく、７倍以上であることがより好ましい。ＰＶＡ系樹脂層に対する非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材の厚みが７倍以上であれば、製造工程の搬送時にフィルム強度が弱く破断するような搬送性、液晶ディスプレイのバックライト側と視認側のいずれか一方の片側偏光膜として用いられる際の偏光膜のカール性や転写性などの不具合は生じない。
【０１４３】
非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材は、配向関数を０．１０以下に設定した、空中高温延伸処理したイソフタル酸を共重合させた共重合ポリエチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノールを共重合させた共重合ポリエチレンテレフタレート又は他の共重合ポリエチレンテレフタレートを含む非晶性ポリエチレンテレフタレートであることであることが好ましく、また透明樹脂とすることができる。
【０１４４】
ここでさらに、熱可塑性樹脂基材を用いて、ＰＶＡ系樹脂からなる偏光膜を製造する本発明の方法を実施する場合において、ＰＶＡ系樹脂を不溶化する不溶化方法が、重要な技術的課題の一つに位置付けられることについて、以下に述べる。
【０１４５】
熱可塑性樹脂基材上に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を延伸する場合において、延伸中間生成物又は延伸された積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層を染色液に溶解させることなく、ヨウ素をＰＶＡ系樹脂層に吸着させることは決して容易なことではない。偏光膜の製造において、薄膜化されたＰＶＡ系樹脂層にヨウ素を吸着させることは、必須の工程である。通常の染色工程においては、ヨウ素濃度が０．１２〜０．２５重量％の範囲にあるヨウ素濃度の異なる複数の染色液を用い、浸漬時間を一定にすることよってＰＶＡ系樹脂層へのヨウ素吸着量を調整している。こうした通常の染色処理は、偏光膜を製造する場合には、ＰＶＡ系樹脂層が溶解されるため染色不能になる。ここでは、濃度とは、全溶液量に対する配合割合のことをいう。また、ヨウ素濃度とは、全溶液量に対するヨウ素の配合割合のことをいい、例えば、ヨウ化カリウムなどのヨウ化物として加えられたヨウ素の量は含まない。本明細書の以下においても、濃度及びヨウ素濃度という用語は同様の意味で用いる。
【０１４６】
この技術的課題は、図６に示した実験結果から明らかなように、二色性物質であるヨウ素の濃度を、０．３重量％又はそれ以上にすることによって解決できる。具体的には、ＰＶＡ系樹脂層からなる延伸中間生成物を含む積層体を、ヨウ素濃度の異なる染色液を用いて染色し、その浸漬時間を調整することによって、着色中間生成物を含む着色積層体を生成し、ホウ酸水中延伸によって種々の偏光性能を有するそれぞれの偏光膜を生成することができる。
【０１４７】
ここで、図７を参照する。図７は、ヨウ素濃度を、それぞれ０．２重量％、０．５重量％、１．０重量％に調整した偏光膜の偏光性能に有意差はないことを示すものである。ちなみに、着色中間生成物を含む着色積層体の生成において、安定して、均一性に優れた着色を実現するためには、ヨウ素濃度を濃くして僅かな浸漬時間で染色するよりは、薄くして安定した浸漬時間を確保することができるようにするのが好ましい。
【０１４８】
図８を参照すると、本発明の方法を実施する場合における２つの異なる不溶化（以下、「第１及び第２の不溶化」という）が、いずれも最終的に製造される偏光膜の光学特性にも影響を与えることが示される。図８は、薄膜化されたＰＶＡ系樹脂層に対する第１及び第２の不溶化の作用の分析結果とみることができる。図８は、大型表示素子を用いた液晶テレビ用の表示装置として求められる要求性能を満たす４つの実施例１〜４に基づいて製造されたそれぞれの偏光膜の光学特性を示すものである。
【０１４９】
実施例１は、第１及び第２の不溶化工程を経ることなく製造された偏光膜の光学特性である。これに対して、実施例２は、第１の不溶化工程を行わず、第２の不溶化処理のみを行った偏光膜、実施例３は、第２の不溶化工程を行わず、第１の不溶化処理のみを行った偏光膜、実施例４は、第１及び第２の不溶化処理が行われた偏光膜の、それぞれの光学特性を示すものである。
【０１５０】
本発明の実施態様において、第１及び第２の不溶化工程を経ることなく要求性能を満たす偏光膜を製造することができる。しかしながら、図８から明らかなように、実施例１の不溶化処理が施されていない偏光膜の光学特性は、実施例２〜４のいずれの偏光膜の光学特性よりも低い。それぞれの光学特性値を比較すると、実施例１＜実施例３＜実施例２＜実施例４の順に光学特性が高くなる。実施例１及び実施例３においては、いずれも、染色液のヨウ素濃度を０．３重量％に設定し、ヨウ化カリウム濃度を２．１重量％に設定した染色液を用いた。これに対して、実施例２及び実施例４においては、ヨウ素濃度を０．１２〜０．２５重量％に設定し、ヨウ化カリウム濃度０．８４〜１．７５重量％の範囲内で変化させた複数の染色液を用いた。実施例１及び実施例３のグループと実施例２及び実施例４のグループとの顕著な違いは、前者の着色中間生成物には不溶化処理が施されていないが、後者の着色中間生成物には不溶化処理が施されていることである。実施例４においては、染色処理前の延伸中間生成物のみならず、ホウ酸処理前の着色中間生成物に対しても不溶化処理が施されている。第１及び第２の不溶化処理によって、偏光膜の光学特性を一段と向上させることができた。
【０１５１】
偏光膜の光学特性を向上させるメカニズムは、図７から分かるように、染色液のヨウ素濃度によるものでない。第１及び第２の不溶化処理による効果である。この知見は、本発明の製造方法における第３の技術的課題とその解決手段として位置付けることができる。
【０１５２】
本発明の実施態様において、第１の不溶化は、延伸中間生成物（又は延伸積層体）に含まれる薄膜化されたＰＶＡ系樹脂層を溶解させないようにする処理である。これに対して、架橋工程に含まれる第２の不溶化は、後工程の液温７５℃のホウ酸水中延伸において着色中間生成物（又は着色積層体）に含まれるＰＶＡ系樹脂層に着色されたヨウ素を溶出させないようにする着色安定化と、薄膜化されたＰＶＡ系樹脂層を溶解させない不溶化とを含む処理である。
【０１５３】
ところが、第２不溶化工程を省くと、液温７５℃のホウ酸水中延伸においては、ＰＶＡ系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出が進み、そのことによりＰＶＡ系樹脂層の溶解も進む。ヨウ素の溶出及びＰＶＡ系樹脂層の溶解を回避することは、ホウ酸水溶液の液温を下げることによって対応することができる。例えば、液温６５℃を下回るホウ酸水溶液に着色中間生成物（又は着色積層体）を浸漬しながら延伸する必要がある。しかしながら、結果として水の可塑剤機能が十分に発揮されないため、着色中間生成物（又は着色積層体）に含まれるＰＶＡ系樹脂層の軟化は、十分には得られない。すなわち、延伸性能が低下するため、ホウ酸水中延伸の過程で着色中間生成物（又は着色積層体）が破断することになる。当然のことであるが、ＰＶＡ系樹脂層の所定の総延伸倍率が得られないことにもなる。
【０１５４】
以下に、図を参照して本発明に使用される偏光膜の製造方法の例を説明する。
［製造工程の概要］
図９を参照すると、図９は、不溶化処理工程を有しない、偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程の概要図である。ここでは、上述した実施例１に基づく偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造方法について概説する。
【０１５５】
非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材として、イソフタル酸を６ｍｏｌ％共重合させたイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート（以下、「非晶性ＰＥＴ」という）の連続ウェブの基材を作製した。ガラス転移温度が７５℃の連続ウェブの非晶性ＰＥＴ基材１と、ガラス転移温度が８０℃のＰＶＡ層２とを含む積層体７を以下のように作製した。
【０１５６】
［積層体作製工程（Ａ）］
まず、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材１と、重合度１０００以上、ケン化度９９％以上のＰＶＡ粉末を水に溶解した４〜５％濃度のＰＶＡ水溶液とを準備した。次に、塗工手段２１と乾燥手段２２及び表面改質処理装置２３を備えた積層体作製装置２０において、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材１にＰＶＡ水溶液を塗布し、５０〜６０℃の温度で乾燥し、非晶性ＰＥＴ基材１に７μｍ厚のＰＶＡ層２を製膜した。後述するように、このＰＶＡ層の厚みは、適宜変更することができる。以下、このようにして得られた積層体を「非晶性ＰＥＴ基材にＰＶＡ層が製膜された積層体７」、「ＰＶＡ層を含む積層体７」、又は単に「積層体７」という。
【０１５７】
ＰＶＡ層を含む積層体７は、空中補助延伸及びホウ酸水中延伸の２段延伸工程を含む以下の工程を経て、最終的に３μｍ厚の偏光膜３として製造される。本発明は、厚みが１０μｍ以下の偏光膜を使用するものであるが、ＰＥＴ基材１上に製膜されるＰＶＡ系樹脂層の厚みを適宜変更することによって、厚み１０μｍ以下の任意の厚みの偏光膜を作成することができる。
【０１５８】
［空中補助延伸工程（Ｂ）］
第１段の空中補助延伸工程（Ｂ）によって、７μｍ厚のＰＶＡ層２を含む積層体７を非晶性ＰＥＴ基材１と一体に延伸し、５μｍ厚のＰＶＡ層２を含む「延伸積層体８」を生成した。具体的には、オーブン３３内に延伸手段３１が配備された空中補助延伸処理装置３０において、７μｍ厚のＰＶＡ層２を含む積層体７を１３０℃の延伸温度環境に設定されたオーブン３３内で延伸手段３１に通し、延伸倍率が１．８倍になるように、自由端一軸延伸し、延伸積層体８を生成した。この段階で、オーブン３０に併設させた巻取装置３２に巻き取って延伸積層体８のロール８’を製造することができる。
【０１５９】
ここで、自由端延伸と固定端延伸について概説する。長尺フィルムを搬送方向に延伸すると、延伸する方向に対して垂直方向すなわち幅方向にフィルムが収縮する。自由端延伸は、この収縮を抑制することなく延伸する方法をいう。また、縦一軸延伸とは、縦方向にのみに延伸する延伸方法のことである。自由端一軸延伸は、一般に延伸方向に対して垂直方向に起こる収縮を抑制しながら延伸する固定端一軸延伸と対比されるものである。この自由端一軸の延伸処理によって、積層体７に含まれる７μｍ厚のＰＶＡ層２は、ＰＶＡ分子が延伸方向に配向された５μｍ厚のＰＶＡ層２になる。
【０１６０】
［染色工程（Ｃ）］
次に、染色工程(Ｃ）によって、ＰＶＡ分子が配向された５μｍ厚のＰＶＡ層２に二色性物質のヨウ素を吸着させた着色積層体９を生成した。具体的には、染色液４１の染色浴４２を備えた染色装置４０において、染色装置４０に併設されたロール８’を装着した繰出装置４３から繰り出される延伸積層体８を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液４１に、最終的に生成される偏光膜３を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体８の配向されたＰＶＡ層２にヨウ素を吸着させた着色積層体９を生成した。
【０１６１】
本工程において、染色液４１は、延伸積層体８に含まれるＰＶＡ層２を溶解させないようにするため、ヨウ素濃度が０．３０重量％である水溶液とした。また、染色液４１は、ヨウ素を水に溶解させるためのヨウ化カリウム濃度が２．１重量％になるように調整した。ヨウ素とヨウ化カリウムの濃度の比は１対７である。より詳細には、ヨウ素濃度０．３０重量％、ヨウ化カリウム濃度２．１重量％の染色液４１に延伸積層体８を６０秒間浸漬することによって、ＰＶＡ分子が配向された５μｍ厚のＰＶＡ層２にヨウ素を吸着させた着色積層体９を生成した。実施例１においては、ヨウ素濃度０．３０重量％、ヨウ化カリウム濃度２．１重量％の染色液４１への延伸積層体８の浸漬時間を変えることによって、最終的に生成される偏光膜３の単体透過率を４０〜４４％になるようにヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする種々の着色積層体９を生成した。
【０１６２】
［ホウ酸水中延伸工程（Ｄ）］
第２段のホウ酸水中延伸工程によって、ヨウ素を配向させたＰＶＡ層２を含む着色積層体９をさらに延伸し、３μｍ厚の偏光膜３を構成するヨウ素を配向させたＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体１０を生成した。具体的には、ホウ酸水溶液５１のホウ酸浴５２と延伸手段５３を備えたホウ酸水中延伸処理装置５０において、染色装置４０から連続的に繰り出された着色積層体９をホウ酸とヨウ化カリウムを含む液温６５℃の延伸温度環境に設定されたホウ酸水溶液５１に浸漬し、次にホウ酸水中処理装置５０に配備された延伸手段５３に通し、延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸することによって、光学フィルム積層体１０を生成した。
【０１６３】
より詳細には、ホウ酸水溶液５１は、水１００重量％に対してホウ酸を４重量％含み、水１００重量％に対してヨウ化カリウムを５重量％含むように調整した。本工程においては、ヨウ素吸着量を調整した着色積層体９を、まず５〜１０秒間ホウ酸水溶液５１に浸漬した。次いで、その着色積層体９をそのままホウ酸水中処理装置５０の延伸手段５３である周速の異なる複数の組のロール間に通し、３０〜９０秒かけて延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸した。この延伸処理によって、着色積層体９に含まれるＰＶＡ層は、吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向した３μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。このＰＶＡ層が光学フィルム積層体１０の偏光膜３を構成する。
【０１６４】
以上のように実施例１においては、非晶性ＰＥＴ基材１に７μｍ厚のＰＶＡ層２が製膜された積層体７を延伸温度１３０℃で空中補助延伸して延伸積層体８を生成し、次に、延伸積層体８を染色して着色積層体９を生成し、さらに着色積層体９を延伸温度６５度でホウ酸水中延伸して、総延伸倍率が５．９４倍になるように非晶性ＰＥＴ基材と一体に延伸された３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体１０を生成した。このような２段延伸によって、非晶性ＰＥＴ基材１に製膜されたＰＶＡ層２においてＰＶＡ分子が高次に配向され、染色によって吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向された偏光膜３を構成する３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体１０を生成することができた。好ましくは、これに続く洗浄、乾燥、転写工程によって、生成された光学フィルム積層体１０は完成する。洗浄工程（Ｇ）、乾燥工程（Ｈ）、さらに転写工程（Ｉ）についての詳細は、不溶化処理工程を組み込んだ実施例４に基づく製造工程と併せて説明する。
【０１６５】
［他の製造工程の概要］
図１０を参照すると、図１０は、不溶化処理工程を有する、偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程の概要図である。ここでは、実施例４に基づく偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造方法について概説する。図１０から明らかなように、実施例４に基づく製造方法は、染色工程前の第１不溶化工程とホウ酸水中延伸工程前の第２不溶化を含む架橋工程とが、実施例１に基づく製造工程に組み込まれた製造工程を想定すればよい。本工程に組み込まれた、積層体の作成工程（Ａ）、空中補助延伸工程（Ｂ）、染色工程（Ｃ）、及びホウ酸水中延伸工程（Ｄ）は、ホウ酸水中延伸工程用のホウ酸水溶液の液温の違いを除き、実施例１に基づく製造工程と同様である。この部分の説明は簡略化し、専ら、染色工程前の第１不溶化工程とホウ酸水中延伸工程前の第２不溶化を含む架橋工程とについて、説明する。
【０１６６】
［第１不溶化工程（Ｅ）］
第１不溶化工程は、染色工程（Ｃ）前の不溶化工程（Ｅ）である。実施例１の製造工程と同様に、積層体の作成工程（Ａ）において、非晶性ＰＥＴ基材１に７μｍ厚のＰＶＡ層２が製膜された積層体７を生成し、次に、空中補助延伸工程（Ｂ）において、７μｍ厚のＰＶＡ層２を含む積層体７を空中補助延伸し、５μｍ厚のＰＶＡ層２を含む延伸積層体８を生成した。次に、第１不溶化工程（Ｅ）において、ロール８’を装着した繰出装置４３から繰り出される延伸積層体８に不溶化処理を施し、不溶化された延伸積層体８’’を生成した。当然のことながら、この工程で不溶化された延伸積層体８’’は、不溶化されたＰＶＡ層２を含む。以下、これを「不溶化された延伸積層体８’’」という。
【０１６７】
具体的には、ホウ酸不溶化水溶液６１を備えた不溶化処理装置６０において、延伸積層体８を液温３０℃のホウ酸不溶化水溶液６１に３０秒間浸漬する。この工程に用いられるホウ酸不溶化水溶液６１は、水１００重量％に対してホウ酸を３重量％含む（以下、「ホウ酸不溶化水溶液」という。）ものである。この工程は、少なくとも直後の染色工程（Ｃ）において、延伸積層体８に含まれる５μｍ厚のＰＶＡ層を溶解させないための不溶化処理を施すことを目的とする。
【０１６８】
延伸積層体８は、不溶化処理された後に、染色工程（Ｃ）に送られる。この染色工程（Ｃ）においては、実施例１の場合と異なり、０．１２〜０．２５重量％の範囲でヨウ素濃度を変化させた複数の染色液を準備した。これらの染色液を用いて、不溶化された延伸積層体８’’の染色液への浸漬時間を一定にし、最終的に生成される偏光膜の単体透過率を４０〜４４％になるようにヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする種々の着色積層体９を生成した。ヨウ素濃度が０．１２〜０．２５重量％の染色液に浸漬しても、不溶化された延伸積層体８’’に含まれるＰＶＡ層が溶解することはなかった。
【０１６９】
［第２不溶化を含む架橋工程（Ｆ）］
以下に説明する架橋工程（Ｆ）は、以下の目的からみて、第２不溶化工程を含むものということができる。架橋工程は、第１に、後工程のホウ酸水中延伸工程（Ｄ）において、着色積層体９に含まれるＰＶＡ層を溶解させないようにする不溶化と、第２に、ＰＶＡ層に着色されたヨウ素を溶出させないようにする着色安定化と、第３に、ＰＶＡ層の分子同士を架橋することによって結節点を生成する結節点の生成とを達成するもので、第２不溶化は、この第１と第２の結果を実現するものである。
【０１７０】
架橋工程（Ｆ）は、ホウ酸水中延伸工程（Ｄ）の前工程として行われる。染色工程（Ｃ）において生成された着色積層体９に架橋処理を施すことによって、架橋された着色積層体９’が生成される。架橋された着色積層体９’は、架橋されたＰＶＡ層２を含む。具体的には、ホウ酸とヨウ化カリウムとからなる水溶液（以下、「ホウ酸架橋水溶液」という）７１を収容する架橋処理装置７０において、着色積層体９を４０℃のホウ酸架橋水溶液７１に６０秒間浸漬し、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層のＰＶＡ分子同士を架橋することによって、架橋された着色積層体９’が生成される。この工程で使用されるホウ酸架橋水溶液は、水１００重量％に対してホウ酸を３重量％含み、水１００重量％に対してヨウ化カリウムを３重量％含む。
【０１７１】
ホウ酸水中延伸工程（Ｄ）において、架橋された着色積層体９’を７５℃のホウ酸水溶液に浸漬し、延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸することによって、光学フィルム積層体１０が生成される。この延伸処理によって、着色積層体９’に含まれるヨウ素を吸着させたＰＶＡ層２は、吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向した３μｍ厚のＰＶＡ層２へと変化する。このＰＶＡ層が、光学フィルム積層体１０の偏光膜３を構成する。
【０１７２】
実施例４においては、まず、非晶性ＰＥＴ基材１に７μｍ厚のＰＶＡ層２が製膜された積層体７を生成し、次に、積層体７を延伸温度１３０℃の空中補助延伸によって延伸倍率が１．８倍になるように自由端一軸延伸し、延伸積層体８を生成した。生成された延伸積層体８を液温３０℃のホウ酸不溶化水溶液６１に３０秒間浸漬することによって延伸積層体に含まれるＰＶＡ層を不溶化した。これが不溶化された延伸積層体８’’である。不溶化された延伸積層体８’’を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって、不溶化されたＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体９を生成した。ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体９を４０℃のホウ酸架橋水溶液７１に６０秒間浸漬し、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層のＰＶＡ分子同士を架橋した。これが架橋された着色積層体９’である。架橋された着色積層体９’をホウ酸とヨウ化カリウムを含む液温７５℃のホウ酸水中延伸溶５１に５〜１０秒間浸漬し、次いで、ホウ酸水中延伸によって延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸し、光学フィルム積層体１０を生成した。
【０１７３】
このように、実施例４は、空中高温延伸及びホウ酸水中延伸からなる２段延伸と、染色浴への浸漬に先立つ不溶化及びホウ酸水中延伸に先立つ架橋からなる前処理によって、非晶性ＰＥＴ基材１上に製膜されたＰＶＡ層２におけるＰＶＡ分子が高次に配向され、染色によってＰＶＡ分子に確実に吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向された偏光膜を構成する３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体１０を安定的に生成することができた。
【０１７４】
［洗浄工程（Ｇ）］
実施例１又は４の着色積層体９又は架橋された着色積層体９’は、ホウ酸水中延伸工程（Ｄ）において延伸処理され、ホウ酸水溶液５１から取り出される。取り出された偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０は、好ましくは、そのまま、洗浄工程（Ｇ）に送られる。洗浄工程（Ｇ）は、薄型高性能偏光膜３の表面に付着した不要残存物を洗い流すことを目的とする。洗浄工程（Ｇ）を省き、取り出された偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０を直接乾燥工程（Ｈ）に送り込むこともできる。しかしながら、この洗浄処理が不十分であると、光学フィルム積層体１０の乾燥後に薄型高性能偏光膜３からホウ酸が析出することもある。具体的には、光学フィルム積層体１０を洗浄装置８０に送り込み、薄型高性能偏光膜３のＰＶＡが溶解しないように、液温３０℃のヨウ化カリウムを含む洗浄液８１に１〜１０秒間浸漬する。洗浄液８１中のヨウ化カリウム濃度は、０．５〜１０重量％程度である。
【０１７５】
［乾燥工程（Ｈ）］
洗浄された光学フィルム積層体１０は、乾燥工程（Ｈ）に送られ、ここで乾燥される。次いで、乾燥された光学フィルム積層体１０は、乾燥装置９０に併設された巻取装置９１によって、連続ウェブの光学フィルム積層体１０として巻き取られ、薄型高性能偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０のロールが生成される。乾燥工程（Ｈ）として、任意の適切な方法、例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥を採用することができる。実施例１及び実施例４はいずれにおいても、オーブンの乾燥装置９０において、６０℃の温風で、２４０秒間、乾燥を行った。
【０１７６】
［貼合せ／転写工程（Ｉ）］
本発明は、上述したように、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段階延伸工程で延伸されることにより、光学特性が上述の所望の条件を満足するように構成された、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光膜を使用する光学的表示装置を提供するものである。
【０１７７】
この光学的表示装置を形成するために、例えば非晶性ＰＥＴ基材のような熱可塑性樹脂基材上に製膜された、厚み１０μｍ以下の、例えば上述した実施例により製造された厚み３μｍの偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０が、光学フィルム積層体１０のロールとして準備され、貼合せ／転写工程（Ｉ）において、ロールから繰り出された光学フィルム積層体１０に対し、以下のような貼合せ処理と転写処理とを同時に行うことができる。
【０１７８】
製造される偏光膜３の厚みは、延伸による薄膜化によって１０μｍ以下、通常は、僅か２〜５μｍ程度にすぎない状態にされる。このような薄い偏光膜３を単層体として扱うことは難しい。従って、偏光膜３は、該偏光膜が製膜された熱可塑性機材、例えば非晶性ＰＥＴ基材上にそのまま残された状態で、光学フィルム積層体１０として扱うか、又は、他の光学機能フィルム４に貼合せ／転写することによって光学機能フィルム積層体１１として扱うことになる。
【０１７９】
図９及び図１０に示す貼合せ／転写工程（Ｉ）においては、連続ウェブの光学フィルム積層体１０に含まれる偏光膜３と、別に準備される光学機能フィルム４とを貼合せながら巻き取り、その巻き取り工程において、偏光膜３を光学機能フィルム４に転写しながら非晶性ＰＥＴ基材を剥離することによって、光学機能フィルム積層体１１が生成される。具体的には、貼合せ／転写装置１００に含まれる繰出／貼合せ装置１０１によって光学フィルム積層体１０がロールから繰り出され、繰り出された光学フィルム積層体１０の偏光膜３が、巻取／転写装置１０２によって光学機能フィルム４に転写され、その過程で、偏光膜３が基材１から剥離されて、光学機能フィルム積層体１１が生成される。
【０１８０】
乾燥工程（Ｈ）において巻取装置９１によってロール状に巻き取られたた光学フィルム積層体１０、或いは貼合せ／転写工程（Ｉ）によって生成される光学機能フィルム積層体１１は、種々異なる形態とすることができる。
【０１８１】
［様々な製造条件による偏光膜の光学特性］
（１）不溶化工程による偏光膜の光学特性の向上（実施例１〜４）
すでに図８を用いて説明した通り、実施例１〜４に基づいて製造されたそれぞれの偏光膜は、いずれも上述した技術的課題を克服するものであり、これらの光学特性は、大型表示素子を用いた液晶テレビ用の光学的表示装置として求められる要求性能を満たすものである。さらに、図８から明らかなように、実施例１の不溶化処理が施されていない偏光膜の光学特性は、第１不溶化処理及び／又は第２不溶化処理が施された実施例２〜４の偏光膜の光学特性のいずれよりも低い。それぞれの光学特性を比較すると、（実施例１）＜（第１不溶化処理のみが施された実施例３）＜（第２不溶化処理のみが施された実施例２）＜（第１及び第２不溶化処理が施された実施例４）の順に光学特性が高くなる。偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程に加えて、第１及び／又は第２不溶化工程を有する製造方法によって製造された偏光膜は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。
【０１８２】
（２）ＰＶＡ系樹脂層の厚みによる偏光膜の光学特性への影響（実施例５）
実施例４においては、厚み７μｍのＰＶＡ層を延伸して厚み３μｍの偏光膜が形成された。これに対して、実施例５は、先ず厚み１２μｍのＰＶＡ層を形成し、このＰＶＡ層を延伸して厚み５μｍの偏光膜を形成した。その他は、同一の条件で偏光膜を製造した。
【０１８３】
（３）非晶性ＰＥＴ基材を異にした偏光膜の光学特性への影響（実施例６）
実施例４においてはイソフタル酸をＰＥＴに共重合させた非晶性ＰＥＴ基材を用いたのに対して、実施例６おいては、ＰＥＴに対して変性基として１，４−シクロヘキサンジメタノールを共重合させた非晶性ＰＥＴ基材を用いた。実施例６においては、この点を除き実施例４と同一の条件で偏光膜を製造した。
【０１８４】
図１３を参照すると、実施例４〜６に基づく方法により製造された偏光膜の光学特性に有意差がないことが分かる。このことは、ＰＶＡ系樹脂層の厚み及び非晶性エステル系熱可塑性樹脂の種類が得られた偏光膜の光学特性に、認識できるほどの影響を与えないことを示すものと考えられる。
【０１８５】
（４）空中補助延伸倍率による偏光膜の光学特性の向上（実施例７〜９）
実施例４においては、第１段の空中補助延伸及び第２段のホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率が１．８倍及び３．３倍であったが、実施例７〜９においては、それぞれの延伸倍率を１．２倍及び４．９倍と、１．５倍及び４．０と、２．５倍及び２．４倍とした。これらの実施例においては、この点を除き、実施例４と同様の条件で偏光膜を製造した。例えば、空中補助延伸の延伸温度は１３０℃であり、液温７５℃のホウ酸水溶液を用いてホウ酸水中延伸を行った。実施例８，９の総延伸倍率は６．０倍となり、実施例４において空中補助延伸倍率１．８倍としたときの総延伸倍率５．９４倍に匹敵するものであった。しかしながら、これに対して、実施例７の総延伸倍率は、５．８８倍が限界であった。これは、ホウ酸水中延伸において、延伸倍率を４．９倍以上にすることができなかった結果である。このことは、図２０を用いて説明した、第１段の空中補助延伸倍率と総延伸倍率との相関関係に及ぼす非晶性ＰＥＴの延伸可能倍率の影響と推定される。
【０１８６】
図１４を参照すると、実施例７〜９による偏光膜は、いずれも、実施例４の場合と同様に、薄型偏光膜の製造に関連する技術的課題を克服し、光学的表示装置に必要な要求性能を満たす光学特性を有する。それぞれの光学特性を比較すると、実施例７＜実施例８＜実施例４＜実施例９の順に光学特性が高くなる。このことは、第１段の空中補助延伸の延伸倍率が１．２倍から２．５倍の範囲内で設定された場合に、第２段のホウ酸水中延伸による最終的な総延伸倍率が同程度に設定されたとしても、第１段の空中補助延伸が高延伸倍率に設定された偏光膜ほど、光学特性が高まることを示している。偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程において、第１の空中補助延伸を高延伸倍率に設定することによって、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。
【０１８７】
（５）空中補助延伸温度による偏光膜の光学特性の向上（実施例１０〜１２）
実施例４においては空中補助延伸温度を１３０℃に設定したのに対して、実施例１０〜１２においては、それぞれの空中補助延伸温度を９５℃、１１０℃、１５０℃に設定した。いずれもＰＶＡのガラス転移温度Ｔｇより高い温度である。これらの実施例においては、この点を除き、例えば空中補助延伸倍率を１．８倍とする点、ホウ酸水中延伸における延伸倍率を３．３倍とする点を含み、実施例４と同様の条件で偏光膜を製造した。実施例４の空中補助延伸温度は１３０℃である。実施例４を含め、これらの実施例は、延伸温度を９５℃、１１０℃、１３０℃、及び１５０℃とすることの違いを除くと、製造条件は全て同じである。
【０１８８】
図１５を参照すると、実施例４、１０〜１２による偏光膜は、いずれも、薄型偏光膜の製造に関連する技術的課題を克服し、光学的表示装置に必要とされる要求性能を満たす光学特性を有する。それぞれの光学特性を比較すると、実施例１０＜実施例１１＜実施例４＜実施例１２の順に光学特性が高くなる。このことは、第１段の空中補助延伸温度をガラス転移温度より高く、９５℃倍から１５０℃へと順次高くなるように温度環境を設定した場合には、第２段のホウ酸水中延伸による最終的な総延伸倍率が同じに設定されたとしても、第１段の空中補助延伸温度がより高く設定された偏光膜ほど、光学特性が高まることを示している。偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程において、第１の空中補助延伸温度をより高く設定することによって、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。
【０１８９】
（６）総延伸倍率による偏光膜の光学特性の向上（実施例１３〜１５）
実施例４においては、第１段の空中補助延伸倍率が１．８倍及び第２段のホウ酸水中延伸倍率が３．３倍と設定された。これに対して、実施例１３〜１５においては、それぞれの第２段のホウ酸水中延伸倍率のみを２．１倍、３．１倍、３．６倍とした。これは、実施例１３〜１５における総延伸倍率が５．０４倍（約５倍）、５．５８倍（約５．５倍）、６．４８倍（約６．５倍）になるように設定したことを意味するものである。実施例４の総延伸倍率は５．９４倍（約６倍）である。実施例４を含め、これらの実施例は、５倍、５．５倍、６．０倍、６．５倍の総延伸倍率の違いを除くと製造条件は全て同じである。
【０１９０】
図１６を参照すると、実施例４、１３〜１５の偏光膜は、いずれも、薄型偏光膜の製造に関連する技術的課題を克服し、光学的表示装置に必要とされる要求性能を満たす光学特性を有する。それぞれの光学特性を比較すると、実施例１３＜実施例１４＜実施例４＜実施例１５の順に光学特性が高くなる。このことは、いずれの第１段の空中補助延伸倍率を１．８倍に設定し、総延伸倍率を５倍、５．５倍、６．０倍、６．５倍へと順次高くなるように第２段のホウ酸水中延伸倍率のみを設定した場合には、最終的な総延伸倍率がより高く設定された偏光膜ほど、光学特性が高まることを示している。偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程において、第１段の空中補助延伸と第２段のホウ酸水中延伸との総延伸倍率をより高く設定することによって、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。
【０１９１】
（７）固定端一軸延伸の総延伸倍率による偏光膜の光学特性の向上（実施例１６〜１８）
実施例１６〜１８は、以下の相違点を除き、実施例４と同一の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸方法にある。実施例４においては自由端一軸による延伸方法が用いられているのに対して、実施例１６〜１８においては、いずれも固定端一軸による延伸方法を採用している。これらの実施例は、いずれも第１段の空中補助延伸倍率を１．８倍に設定し、それぞれの第２段のホウ酸水中延伸倍率のみを３．３倍、３．９倍、４．４倍とした。このことにより、実施例１６の場合、総延伸倍率が５．９４倍（約６倍）であり、実施例１７の場合には、７．０２倍（約７倍）、さらに実施例１８の場合には、７．９２倍（約８倍）となる。実施例１６〜１８は、この点を除くと製造条件は全て同じである。
【０１９２】
図１７を参照すると、実施例１６〜１８による偏光膜は、いずれも、薄型偏光膜の製造に関連する技術的課題を克服し、光学的表示装置に必要とされる要求性能を満たす光学特性を有する。それぞれの光学特性を比較すると、実施例１６＜実施例１７＜実施例１８の順に光学特性が高くなる。このことは、いずれの第１段の空中補助延伸倍率を１．８倍に設定し、総延伸倍率を６倍、７倍、８倍へと順次高くなるように第２段のホウ酸水中延伸倍率のみを設定した場合には、最終的な総延伸倍率がより高く設定された偏光膜ほど、光学特性が高まることを示している。偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程において、固定端一軸延伸方法による第１段の空中補助延伸と第２段のホウ酸水中延伸との総延伸倍率をより高く設定することによって、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。さらに、第１段の空中補助延伸に固定端一軸延伸方法を用いる場合には、第１段の空中補助延伸に自由端一軸延伸方法を用いる場合に比べて、最終的な総延伸倍率をより高くすることができることも確認した。
【表２】
【０１９３】
［比較例３］
比較例３は、比較例１の場合と同様の条件で、２００μｍ厚のＰＥＴ基材にＰＶＡ水溶液を塗布し、乾燥させてＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層を製膜した積層体を生成した。次に、積層体を、液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を生成した。具体的には、着色積層体は、積層体を液温３０℃の０．３重量％濃度のヨウ素及び２．１重量％濃度のヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させたものである。次に、延伸温度を６０℃に設定したホウ酸水中延伸によって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を延伸倍率が５．０倍になるように自由端一軸に延伸することで、ＰＥＴ樹脂基材と一体に延伸された３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体を種々生成した。
【０１９４】
［参考例１］
参考例１は、樹脂基材として、結晶性ポリエチレンテレフタレート（以下、「結晶性ＰＥＴ」という）の連続ウェブの基材を用い、２００μｍ厚の結晶性ＰＥＴ基材にＰＶＡ水溶液を塗布し、乾燥させて結晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層を製膜した積層体を生成した。結晶性ＰＥＴのガラス転移温度は８０℃である。次に、生成された積層体を１１０℃に設定した空中高温延伸によって延伸倍率が４．０倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層は、ＰＶＡ分子が配向された３．３μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。参考例１の場合、延伸温度１１０℃の空中高温延伸において、積層体を４．０倍以上に延伸することができなかった。
【０１９５】
延伸積層体は、次の染色工程によって、ＰＶＡ分子が配向された３．３μｍ厚のＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体に生成された。具体的には、着色積層体は、延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させたものである。このように、ＰＶＡ分子が配向されたＰＶＡ層へのヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする着色積層体を種々生成した。次に、生成された着色積層体を架橋処理する。具体的には、液温が４０℃で、ホウ酸３％、ヨウ化カリウム３％からなるホウ酸架橋水溶液に６０秒間、浸漬することによって着色積層体に架橋処理を施した。参考例１は、架橋処理が施された着色積層体が実施例４の光学フィルム積層体に相当する。したがって、洗浄工程、乾燥工程、貼合せ及び／又は転写工程は、いずれも実施例４の場合と同様である。
【０１９６】
［参考例２］
参考例２は、樹脂基材として、参考例１の場合と同様に、結晶性ＰＥＴ基材を用い、２００μｍ厚の結晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層を製膜した積層体を生成した。次に、生成された積層体を１００℃の空中高温延伸によって延伸倍率が４．５倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層は、ＰＶＡ分子が配向された３．３μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。参考例２の場合、延伸温度１００℃の空中高温延伸において、積層体を４．５倍以上に延伸することができなかった。
【０１９７】
次に、延伸積層体から着色積層体を生成した。着色積層体は、延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させたものである。参考例２は、参考例１の場合と同様に、ＰＶＡ分子が配向されたＰＶＡ層へのヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする着色積層体を種々生成した。
【０１９８】
［参考例３］
参考例３は、樹脂基材として、参考例１又は２の場合と同様に、結晶性ＰＥＴ基材を用い、２００μｍ厚の結晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層を製膜した積層体を生成した。次に、生成された積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体を種々生成した。しかる後に、生成された着色積層体を９０℃の空中高温延伸によって、延伸倍率が４．５倍になるように自由端一軸に延伸し、着色積層体から偏光膜に相当するヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、着色積層体から生成された延伸積層体に含まれるヨウ素を吸着させたＰＶＡ層は、ＰＶＡ分子が配向された３．３μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。参考例３の場合、延伸温度９０℃の空中高温延伸において、積層体を４．５倍以上に延伸することができなかった。
【０１９９】
［測定方法］
［厚みの測定］
非晶性ＰＥＴ基材、結晶性ＰＥＴ基材、及びＰＶＡ層の厚みは、デジタルマイクロメーター（アンリツ社製ＫＣ−３５１Ｃ）を用いて測定した。
【０２００】
［透過率及び偏光度の測定］
偏光膜の単体透過率Ｔ、平行透過率Ｔｐ、直交透過率Ｔｃは、紫外可視分光光度計（日本分光社製Ｖ７１００）を用いて測定した。これらのＴ、Ｔｐ、Ｔｃは、ＪＩＳ Ｚ
８７０１の２度視野（Ｃ光源）により測定して視感度補正を行なったＹ値である。
偏光度Ｐを上記の透過率を用い、次式により求めた。
偏光度Ｐ（％）＝｛（Ｔｐ−Ｔｃ）／（Ｔｐ＋Ｔｃ）｝1/2×１００
【０２０１】
（ＰＥＴの配向関数の評価方法）
測定装置は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、商品名：「ＳＰＥＣＴＲＵＭ２０００」）を用いた。偏光を測定光として、全反射減衰分光（ＡＴＲ：ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）測定により、ＰＥＴ樹脂層表面の評価を行った。配向関数の算出は以下の手順で行った。測定偏光を延伸方向に対して０°と９０°にした状態で測定を実施した。得られたスペクトルの１３４０ｃｍ-1の強度を用いて、以下に記した（式４）に従い算出した。なお、ｆ＝１のとき完全配向、ｆ＝０のときランダムとなる。また、１３４０ｃｍ-1のピークは、ＰＥＴのエチレングリコールユニットのメチレン基起因の吸収といわれている。
（式４）ｆ＝（３＜ｃｏｓ2θ＞−１）／２
＝（１−Ｄ）／［ｃ（２Ｄ＋１）］
但し
ｃ＝（３ｃｏｓ2β−１）／２
β＝９０ｄｅｇ⇒ｆ＝−２×（１−Ｄ）／（２Ｄ＋１）
θ：分子鎖・延伸方向
β：分子鎖・遷移双極子モーメント
Ｄ＝（Ｉ⊥）／（Ｉ／／）
（ＰＥＴが配向するほどＤの値が大きくなる。）
Ｉ⊥：偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの強度
Ｉ／／：偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの強度
【０２０２】
（ＰＶＡの配向関数の評価方法）
測定装置は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、商品名：「ＳＰＥＣＴＲＵＭ２０００」）を用いた。偏光を測定光として、全反射減衰分光（ＡＴＲ：ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）測定により、ＰＶＡ樹脂層表面の評価を行った。配向関数の算出は以下の手順で行った。測定偏光を延伸方向に対して０°と９０°にした状態で測定を実施した。得られたスペクトルの２９４１ｃｍ-1の強度を用いて、以下に記した（式４）に従い算出した。また、下記強度Ｉは３３３０ｃｍ-1を参照ピークとして、２９４１ｃｍ-1／３３３０ｃｍ-1の値を用いた。なお、ｆ＝１のとき完全配向、ｆ＝０のときランダムとなる。また、２９４１ｃｍ-1のピークは、ＰＶＡの主鎖（−ＣＨ２−）の振動起因の吸収といわれている。
（式４）ｆ＝（３＜ｃｏｓ2θ＞−１）／２
＝（１−Ｄ）／［ｃ（２Ｄ＋１）］
但し
ｃ＝（３ｃｏｓ2β−１）／２
β＝９０ｄｅｇ⇒ｆ＝−２×（１−Ｄ）／（２Ｄ＋１）
θ：分子鎖・延伸方向
β：分子鎖・遷移双極子モーメント
Ｄ＝（Ｉ⊥）／（Ｉ／／）
（ＰＶＡが配向するほどＤの値が大きくなる。）
Ｉ⊥：偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの強度
Ｉ／／：偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの強度
【０２０３】
（ＰＶＡの結晶化度の評価方法）
測定装置は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、商品名：「ＳＰＥＣＴＲＵＭ２０００」）を用いた。偏光を測定光として、全反射減衰分光（ＡＴＲ：ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）測定により、ＰＶＡ樹脂層表面の評価を行った。結晶化度の算出は以下の手順で行った。測定偏光を延伸方向に対して０°と９０°にした状態で測定を実施した。得られたスペクトルの１１４１ｃｍ-1及び１４４０ｃｍ-1の強度を用いて、下式に従い算出した。事前に、１１４１ｃｍ-1の強度の大きさが結晶部分の量と相関性があることを確認しており、１４４０ｃｍ-1を参照ピークとして下記式より結晶化指数を算出している。（式６）更に、結晶化度が既知のＰＶＡサンプルを用いて、事前に結晶化指数と結晶化度の検量線を作成し、検量線を用いて結晶化指数から結晶化度を算出している。（式５）
（式５） 結晶化度 ＝ ６３．８×（結晶化指数）−４４．８
（式６） 結晶化指数 ＝ （（Ｉ（１１４１ｃｍ-1）0° ＋ ２×Ｉ（１１４１ｃｍ-1）90° ）/ ３）/（（Ｉ（１４４０ｃｍ-1）0° ＋ ２×Ｉ（１４４０ｃｍ-1）90° ）/ ３）
但し
Ｉ（１１４１ｃｍ-1）0°：偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの１１４１ｃｍ-1の強度
Ｉ（１１４１ｃｍ-1）90°：偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの１１４１ｃｍ-1の強度
Ｉ（１４４０ｃｍ-1）0°：偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの１４４０ｃｍ-1の強度
Ｉ（１４４０ｃｍ-1）90°：偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの１４４０ｃｍ-1の強度
【０２０４】
［発明の実施の形態］
図１１及び図１２に、上述の偏光膜を使用した本発明による光学的表示装置の幾つかの実施形態を示す。
【０２０５】
図１１（ａ）は、本発明の表示装置の最も基本的な実施形態を示す断面図であり、この光学的表示装置２００は、例えば液晶表示パネル又は有機ＥＬ表示パネルとすることができる光学的表示パネル２０１を備え、該表示パネル２０１の一方の面に、光学的に透明な粘着剤層２０２を介して偏光膜２０３が接合される。該偏光膜２０３の外側の面には、光学的に透明な樹脂材料からなる保護層２０４が接着される。任意ではあるが、光学的表示装置の視認側となる保護層２０４の外側には、破線で示すように、透明なウインドウ２０５を配置することができる。
【０２０６】
層や膜などを接合又は接着させる材料としては、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系、イソシアネート系、ポリビニルアルコール系、ゼラチン系、ビニル系ラテックス系、水系ポリエステルなどのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。
【０２０７】
偏光膜２０３は、上述したように、厚み１０μｍ以下で、前述した光学特性を満足させるものである。この偏光膜２０３は、従来この種の光学的表示装置に使用されている偏光膜に比べて非常に薄いので、温度又は湿度条件で発生する伸縮による応力が極めて小さくなる。したがって、偏光膜の収縮によって生じる応力が隣接する表示パネル２０１に反り等の変形を生じさせる可能性が大幅に軽減され、変形に起因する表示品質の低下を大幅に抑制することが可能になる。この構成において、粘着剤層２０２として、拡散機能を備えた材料を使用するか、或いは、粘着剤層と拡散剤層の２層構成とすることもできる。
【０２０８】
粘着剤層２０２の接着力を向上させる材料として、例えば特開２００２−２５８２６９号公報（特許文献６）、特開２００４−０７８１４３号公報（特許文献７）、特開２００７−１７１８９２号公報（特許文献８）に記載のあるようなアンカー層を設けることもできる。バインダー樹脂としては粘着剤の投錨力を向上出来る層であれは特に制限はなく、具体的には、例えば、エポキシ系樹脂、イソシアネート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、分子中にアミノ基を含むポリマー類、エステルウレタン系樹脂、オキサゾリン基などを含有する各種アクリル系樹脂などの有機反応性基を有する樹脂（ポリマー）を用いることが出来る。
【０２０９】
また、上記アンカー層には、帯電防止性を付与するために、例えば特開２００４−３３８３７９号公報（特許文献９）に記載のあるように帯電防止剤を添加することもできる。帯電防止性付与のための帯電防止剤としては、イオン性界面活性剤系、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリキノキサリン等の導電性ポリマー系、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム等の金属酸化物系などがあげられるが、特に光学特性、外観、帯電防止効果、および帯電防止効果の加熱、加湿時での安定性という観点から、導電性ポリマー系が好ましく使用される。この中でも、ポリアニリン、ポリチオフェンなどの水溶性導電性ポリマー、もしくは水分散性導電性ポリマーが特に好ましく使用される。帯電防止層の形成材料として水溶性導電性ポリマーや水分散性導電性ポリマーを用いた場合、塗工に際して有機溶剤による光学フィルム基材への変質を抑えることができる。
【０２１０】
保護層２０４の材料としては、一般的に、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性などに優れる熱可塑性樹脂が用いられる。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、トリアセチルセルロース等のセルロース樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、（メタ）アクリル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂（ノルボルネン系樹脂）、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、およびこれらの混合物があげられる。
【０２１１】
保護層２０４の偏光膜２０３を接着させない面には、表面処理層として、ハードコート層や反射防止処理、スティッキング防止や、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理を施したものであってもよい。また、表面処理層には紫外線吸収剤が含有していても良い。更に、表面処理層は偏光膜の加湿耐久性を向上させる目的で透湿度の低い層であることが好ましい。ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を透明保護膜の表面に付加する方式などにて形成することができる。反射防止処理は偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた、例えば、特開２００５−２４８１７３号公報（特許文献１０）に記載のあるような光の干渉作用による反射光の打ち消し効果を利用して反射を防止する薄層タイプや、特開２０１１−２７５９号公報（特許文献１１）に記載のあるような表面に微細構造を付与することにより低反射率を発現させる構造タイプなどの低反射層の形成により達成することができる。スティッキング防止処理は隣接層（例えば、バックライト側の拡散板）との密着防止を目的に施される。アンチグレア処理は偏光板の表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えばサンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて透明保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層（視角拡大機能など）を兼ねるものであってもよい。前記ハードコート層としては、鉛筆硬度が２Ｈ以上となるハードコート層が好ましい。
【０２１２】
図１１（ｂ）に示す光学的表示装置の構成は、図１１（ａ）に示すものとほぼ同一の構成であるが、偏光膜２０３と保護層２０４との間に拡散層２０６が配置された構成を有する。図１１（ｃ）に示す構成では、拡散層２０６は粘着層２０２と偏光膜２０３の間に配置される。図１１（ｄ）に示す光学的表示装置は、基本的に図１１（ａ）に示すものと同一であるが、偏光膜２０３は、接着を容易にする易接着層２０７を介して保護層２０４に接着される。易接着層として用いられる材料は、当業者間で周知である。
【０２１３】
図１１（ｅ）に示す光学的表示装置は、保護層２０４の外側の面に帯電防止層２０８が設けられている点のみで、図１１（ｄ）に示す光学的表示装置と異なる。図１１（ｆ）に示す光学的表示装置２００においては、図１１（ｅ）に示す光学的表示装置の構成において、保護層２０４と帯電防止層２０８との間に１／４波長位相差膜２０９が配置される。また、１／４波長位相差膜は帯電防止層よりも視認側に配置することもできる。この構成によれば、偏光膜２０３よりも視認側に１／４波長位相差膜が配置されているため、表示パネル２０１から偏光膜２０３を経て出射する光は、１／４波長位相差膜を出るときに円偏光に変換される。この構成の光学的表示装置は、例えば視聴者が偏光サングラスを着用している場合にも、視認に支障がなくなる、という利点をもたらす。
【０２１４】
図１２（ａ）は、光学的表示パネルとして透過型液晶表示パネル３０１を備える光学的表示装置３００の実施形態を示す。液晶表示パネル３０１より視認側のパネル構成は、図１１（ｆ）に示す光学的表示装置２００における構成とほぼ同一である。すなわち、液晶表示パネル３０１の視認側の面に、粘着剤層３０２を介して第１の偏光膜３０３が接合され、該第１の偏光膜３０３に易接着層３０７を介して保護層３０４が接合される。保護層３０４には１／４波長位相差層３０９が接合される。１／４波長位相差層３０９には、任意ではあるが、帯電防止層３０８が形成される。１／４波長位相差層３０９の外側には、これも任意であるが、ウインドウ３０５が配置される。図１２（ａ）に示す実施形態においては、液晶表示パネル３０１の他方の面に、第２の粘着剤層３０２ａを介して第２の偏光膜３０３ａが配置される。第２の偏光膜３０３ａの裏側には、透過型液晶表示装置において周知のように、バックライト３１０が配置される。
【０２１５】
図１２（ｂ）は、表示パネルとして反射型液晶表示パネル４０１を備える光学的表示装置４００の実施形態を示す。この実施形態において、液晶表示パネル４０１より視認側のパネル構成は、図１２（ａ）に示す光学的表示装置３００における構成とほぼ同一である。すなわち、液晶表示パネル４０１の視認側の面に粘着剤層４０２を介して第１の偏光膜４０３が接合され、該第１の偏光膜４０３に易接着層４０７を介して保護層４０４が接合される。保護層４０４には、１／４波長位相差層４０９が接合される。１／４波長位相差層４０９には、任意ではあるが、帯電防止層４０８が形成される。１／４波長位相差層４０９の外側には、これも任意であるが、ウインドウ４０５が配置される。
【０２１６】
図１２（ｂ）に示す実施形態においては、液晶表示パネル４０１の他方の面に、第２の粘着剤層４０２ａを介して第２の偏光膜４０３ａが接合され、該第２の偏光膜４０３ａに易接着層４０７ａを介して第２の保護層４０４ａが接合される。第２の保護層４０４ａには、任意ではあるが、帯電防止層４０８ａが形成される。第２の保護層４０４ａの裏側には、液晶表示パネル４０１を透過した光を該液晶表示パネル４０１に向けて反射するためのミラー４１１が配置される。この構成においては、視認側から入射する外光がミラー４１１により反射されて液晶表示パネル４０１を透過し、外に出ることにより、視認側から表示を見ることができる。
【０２１７】
この構成においては、ミラー４１１は、入射光の一部を透過させるハーフミラーとすることができる。ミラー４１１をハーフミラーとして構成する場合には、図１２(ｂ)に想像線で示すように、ミラー４１１の背後にバックライト４１０を配置する。この構成によれば、外光が暗いときに、バックライト４１０を点灯させることによって表示を行うことが可能である。
【０２１８】
図１２（ｃ）に他の実施形態を示す。この実施形態が図１２（ｂ）に示す実施形態と異なる点は、第１の偏光膜４０３と液晶表示パネル４０１との間に１／４波長位相差層４０９ａが配置され、第２の偏光膜４０３ａと液晶表示パネル４０１との間に１／４波長位相差層４０９ｂが配置されていることである。具体的に述べると、該第１の偏光膜４０３に１／４波長位相差層４０９ａが接合され、該１／４波長位相差層４０９ａが粘着剤層４０２を介して液晶表示パネル４０１の視認側の面に接合される。同様に、第２の偏光膜４０３ａに１／４波長位相差層４０９ｂが接合され、該１／４波長位相差層４０９ｂが粘着剤層４０２ａを介して液晶表示パネル４０１の裏側の面に接合される。
【０２１９】
このような構成においては該１／４波長位相差層４０９ａおよび該１／４波長位相差層４０９ｂは、非特許文献３に記載されているように、表示装置の表示輝度を向上させる機能を有する。
【０２２０】
上述した各実施形態において、各保護層は、前述した任意の材料により形成することができる。また、保護層が直接偏光膜に接合されている実施形態においては、保護層は、該偏光膜が製造される過程においてＰＶＡ系樹脂層とともに延伸処理された熱可塑性樹脂基材を用いることによって形成してもよい。この場合において、熱可塑性樹脂基材は、非晶性のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とすることができる。
【０２２１】
図１２（ｄ）は、有機ＥＬ表示パネル又は反射型液晶表示パネルとして構成される光学的表示パネル５０１を使用した光学的表示装置５００の例を示す。表示パネル５０１の視認側の面には粘着剤層５０２を介して位相差膜５１２が接合され、該位相差膜５１２に偏光膜５０３が接合される。偏光膜５０３は、易接着層５０７を介して保護層５０４に接合され、該保護層５０４には１／４波長位相差層５０９が接合される。任意ではあるが、１／４波長位相差層５０９には帯電防止層５０８を形成することができる。該１／４波長位相差層５０９の外側には、任意ではあるが、ウインドウ５０５を配置することができる。位相差膜５１２は偏光膜５０３の視認側から内部に入射した光が内部反射して視認側に射出されることを防止するために用いられる。
【０２２２】
偏光膜５０３と表示パネル５０１の間に配置される位相差膜５１２は、１／４波長位相差層とすることができる。この場合において、遅相軸方向の屈折率をｎｘとし、それと直交する面内方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとしたとき、これらの屈折率がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜とすることができる。この構成では、位相差膜５１２は、遅軸方向が偏光膜５０３の吸収軸に対して４５°の関係になるように配置する。この構成によれば、斜め方向の反射防止機能も得ることができる。図には示していないが、表示パネル５０１の裏側には、通常は、ミラーが配置される。
【０２２３】
図１２（ｅ）に本発明のさらに別の実施形態による光学的表示装置６００を示す。この実施形態においては、光学的表示パネルは、透過型のＩＰＳ液晶表示パネル６０１により構成され、該表示パネル６０１の視認側の面には粘着剤層６０２を介して位相差膜６１２が接合され、該位相差膜６１２に偏光膜６０３が接合される。偏光膜６０３は、易接着層６０７を介して保護層６０４に接合され、該保護層６０４には、パターン位相差層６１３が接合される。このパターン位相差層６１３は、非特許文献１に記載されているような、パターン位相差膜を形成する。パターン位相差層とは３D表示を可能にする為に表示パネルから出力された右眼用の画像と左眼用の画像をそれぞれ別々の偏光状態へ変化させる機能を有する。該パターン位相差層６１３の外側には、任意ではあるが、ウインドウ６０５を配置することができる。
【０２２４】
液晶表示パネル６０１の裏側の面には、第２の粘着剤層６０２ａを介して位相差膜６１２ａが接合され、該位相差膜６１２ａに、第２の偏光膜６０３ａが接合される。該第２の偏光膜６０３ａには、易接着層６０７ａを介して第２の保護層６０４ａが接合される。第２の保護層６０４ａには、任意ではあるが、帯電防止層６０８ａが形成される。液晶表示パネル６０１が反射型液晶パネルである場合には、第２の保護層６０４ａの裏側には、液晶表示パネル６０１を透過した光を該液晶表示パネル６０１に向けて反射するためのミラー６１１が配置される。該ミラー６１１がハーフミラーとして構成される場合には、該ミラー６１１の背後にバックライト６１０が配置される。 液晶表示パネル６０１が透過型である場合には、ミラー６１１は省略され、バックライト６１０のみが配置される。
【０２２５】
この構成において、これら位相差膜６１２、６１２ａの各々、或いは一方は、遅相軸方向の屈折率をｎｘとし、それと直交する面内方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとしたとき、これらの屈折率がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜とすることができる。また、位相差膜６１２ａは、屈折率がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜と、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する２軸位相差膜との２層構成とすることができる。これらの構成においては、位相差膜は、遅相軸の方向が偏光膜の吸収軸の方向に対して、０°又は９０°の関係となるように配置する。この配置は、斜め方向から見たときの偏光膜交差角の補正に効果がある。
【０２２６】
図１２（ｅ）のパネル構成は、液晶表示パネル６０１が透過型のＶＡ液晶である場合にも適用できる。この場合には、位相差膜６１２、６１２ａは、屈折率がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜、或いは、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する２軸位相差膜とする。或いは、これら位相差膜６１２、６１２ａは、屈折率がｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚの関係を有する位相差膜、又は、ｎｘ≒ｎｙ＞ｎｚの関係を有する位相差膜とする。いずれの場合においても、位相差膜は、遅相軸の方向が偏光膜の吸収軸の方向に対して、０°又は９０°の関係となるように配置する。この配置は、斜め方向から見たときの偏光膜交差角の補正に加えて、液晶のもつ厚み方向の位相差補償に効果がある。
【０２２７】
図１２（ｆ）に、光学的表示パネル７０１がＴＮ液晶により構成された光学的表示装置７００の実施形態を示す。基本的なパネル構成は、図１２（ａ）に示すものと同様であるが、この実施形態では、液晶表示パネル７０１がＴＮ液晶であるため、粘着層７０２と偏光膜７０３の間、及び、第２の粘着層７０２ａと第２の偏光膜７０３ａの間に、それぞれ第１の傾斜配向位相差膜７１４及び第２の傾斜配向位相差膜７１４ａが配置されている。これら傾斜配向位相差膜７１４、７１４ａは、ＴＮ液晶オン状態での視野角補償の機能を果たす。傾斜補償膜の視野角補償に関しては、非特許文献２に記載がある。
【０２２８】
図１２（ｇ）に、本発明のさらに他の実施形態として構成される光学的表示装置８００を示す。この実施形態による光学的表示装置８００は、反射型液晶表示パネル８０１を備えており、該液晶表示パネル８０１の一方の面に、粘着層８０２を介して位相差膜８０９が接合され、該位相差膜８０９に偏光膜８０３が接合される。偏光膜８０３は、易接着層８０７を介して保護層８０４に接合され、保護層８０４には、任意ではあるが、帯電防止層８０８が形成される。保護層８０４の視認側には、任意ではあるが、ウインドウ８０５が配置される。この実施形態における位相差膜８０９は、偏光膜８０３からの直線偏光を円偏光に変換して液晶表示パネル８０１の表面からの反射光が視認側から出るのを防止するためのものであり、典型的には１／４波長位相差膜が使用される。
【０２２９】
図１２（ｈ）は、本発明の実施形態として構成される光学的表示装置９００を示すもので、透過型液晶表示パネル９０１を備える形式である。液晶表示パネル９０１には、光学的に透明な粘着剤層９０２を介して位相差膜９０９ａが接合され、該位相差膜９０９ａに第１の偏光膜９０３が接合される。第１の偏光膜９０３は、易接着剤層９０７を介して保護層９０４に接合される。保護層９０４には、１／４波長位相差膜９０９が接合され、該１／４波長位相差膜９０９には、任意ではあるが、帯電防止層９０８が形成される。１／４波長位相差膜９０９の視認側には、任意ではあるが、ウインドウ９０５が配置される。液晶表示パネル９０１の裏側の面には、光学的に透明な粘着剤層９０２ａを介して位相差膜９０９ｂが接合される。この構成において、位相差膜９０９ａ、９０９ｂは、内部反射を防止する機能又は視野角補償の機能を果たす。
【０２３０】
図１２（ｉ）は、タッチ入力センサ機能を有する光学的表示装置１０００の実施形態を示す。光学的表示装置１０００のパネル構成は、図１２（ｈ）に示すものとほぼ同一であり、対応する構成要素には図１２（ｈ）と同一の符号を付して説明は省略する。この実施形態においては、１／４波長位相差膜９０９とウインドウ９０５との間にタッチパネル積層体１００１が配置される。このタッチパネル積層体１００１は、容量型タッチパネルであっても抵抗膜型タッチパネルであってもよい。容量型タッチパネルの場合には、図１２（ｉ）に示すように、上側のパターン電極１００１ａと下側のパターン電極１００１ｂが誘電体層１００１ｃを挟んで対向配置された構成とすることができる。容量型タッチパネル積層体としては、図示の構造の他、公知のどのような構造を採用することもできる。タッチパネル積層体１００１を抵抗膜型の構成する場合には、上側電極と下側電極との間にスペーサを配置して、両電極間に空気間隙が形成される構成にする。このようなタッチパネル積層体の構成は、種々異なる配置のものが知られており、本実施形態では、そのいずれを使用してもよい。
【０２３１】
図１２（ｊ）に、タッチ入力センサ機能を有する光学的表示装置の他の実施形態である光学的表示装置１１００を示す。この実施形態においても、光学的表示装置１１００のパネル構成は、図１２（ｈ）に示すものとほぼ同一であり、対応する構成要素には図１２（ｈ）と同一の符号を付して説明は省略する。この実施形態においては、液晶表示パネル９０１と位相差膜９０９ａとの間にタッチパネル積層体１１０１が配置される。図１２（ｉ）に示す実施形態におけると同様に、この実施形態においても、タッチパネル積層体１１０１は、容量型タッチパネルであっても抵抗膜型タッチパネルであってもよい。
【符号の説明】
【０２３２】
１ 非晶性ＰＥＴ基材
２ ＰＶＡ系樹脂層
３ 偏光膜
４ 光学機能フィルム
５ 第２光学機能フィルム
７ ＰＶＡ系樹脂層を含む積層体
８ 延伸積層体
８’ 延伸積層体のロール
８’’ 不溶化された延伸積層体
９ 着色積層体
９’ 架橋された着色積層体
１０ 光学フィルム積層体
１１ 光学機能フィルム積層体
２０ 積層体作製装置
２１ 塗工手段
２２ 乾燥手段
２３ 表面改質処理装置
３０ 空中補助延伸処理装置
３１ 延伸手段
３２ 巻取装置
３３ オーブン
４０ 染色装置
４１ 染色液
４２ 染色浴
４３ 繰出装置
５０ ホウ酸水中処理装置
５１ ホウ酸水溶液
５２ ホウ酸浴
５３ 延伸手段
６０ 不溶化処理装置
６１ ホウ酸不溶化水溶液
７０ 架橋処理装置
７１ ホウ酸架橋水溶液
８０ 洗浄装置
８１ 洗浄液
９０ 乾燥装置
９１ 巻取装置
１００ 貼合せ／転写装置
１０１ 繰出／貼合せ装置
１０２ 巻取／転写装置
（Ａ） 積層体作製工程
（Ｂ） 空中補助延伸工程
（Ｃ） 染色工程
（Ｄ） ホウ酸水中延伸工程
（Ｅ） 第１不溶化工程
（Ｆ） 第２不溶化を含む架橋工程
（Ｇ） 洗浄工程
（Ｈ） 乾燥工程
（Ｉ） 貼合せ／転写工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光膜を有する光学的表示装置に関する。特に、本発明は、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる、厚みが１０μｍ以下の偏光膜を有する光学的表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム状に製膜したポリビニルアルコール系樹脂（以下、「ＰＶＡ系樹脂」という。）の単層体に染色処理及び延伸処理を施すことにより、ＰＶＡ系樹脂の分子が延伸方向に配向され、該ＰＶＡ系樹脂内に二色性物質が配向状態で吸着された、ＰＶＡ系樹脂層からなる偏光膜の製造方法はよく知られている。このＰＶＡ系樹脂単層膜を使用する従来の方法により得られる偏光膜の厚みは、ほぼ１５〜３５μｍである。この方法によれば、単体透過率が４２％以上で、偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する偏光膜を得ることができ、この方法で製造された偏光膜は、現在では、テレビその他の光学的表示装置に使用されている。
【０００３】
しかし、ＰＶＡ系樹脂は親水性であり、高い吸湿性を有するため、ＰＶＡ系樹脂を用いて製造された偏光膜は、温度や湿度の変化に敏感であり、周囲の環境変化により伸縮を生じ易く、そのためクラックが発生し易い、という傾向がある。また、使用中の環境変化によって生じる伸縮は、該偏光膜が接合される隣接部材に応力を生じさせ、該隣接部材に反り等の変形を生じることになる。
【０００４】
したがって、偏光膜の伸縮を抑制し、温度や湿度の影響を軽減するために、通常は、テレビ用の偏光フィルムとしては、偏光膜の両面に、保護フィルムとして４０〜８０μｍのＴＡＣ（トリアセチルセルロース系）フィルムが貼り合された積層体が用いられる。そのような構成によっても、単層体による偏光膜を用いる場合には、偏光膜の薄膜化に限界があるので、伸縮力は無視できず、伸縮の影響を完全に抑制することは困難であり、偏光膜を含む光学フィルム積層体にある程度の伸縮を生じるのは避けられない。こうした偏光膜を含む光学フィルム積層体に伸縮が生じると、その伸縮に起因する応力が、隣接する部材に反り等の変形を生じさせることになる。この変形は、たとえ微小であっても、液晶表示装置に表示ムラを発生させる原因となる。したがって、この表示ムラの発生を低減させるために、偏光膜を含む光学フィルム積層体に使用される部材の材料を注意深く選択する、といった設計上の配慮が必要になる。また、偏光膜の収縮応力が、液晶表示パネルからの光学フィルム積層体の剥離等の原因となるために、該光学フィルム積層体を液晶表示パネルに接合するには、高接着力の粘着剤が要求されることになる。しかしながら、このような高接着力の粘着剤を使用すると、液晶表示パネルに貼り合せた光学フィルム積層体の偏光膜に光学的な欠陥があることが後の検査で発見されたときに、該光学フィルム積層体を液晶表示パネルから剥がして、該液晶表示パネルに別の光学的フィルム積層体を貼り合せる作業である、リワークが困難になる、という問題があった。これがフィルム状に製膜したＰＶＡ系樹脂の単層体を使用する、従来の方法により得られる偏光膜の技術的課題である。
【０００５】
上述した課題が存在するために、十分な程度までの薄膜化を達成できない、従来のＰＶＡ系樹脂単層体を使用する偏光膜の製造方法に代わる、偏光膜の製造方法が求められている。しかしながら、フィルム状に製膜したＰＶＡ系樹脂の単層体を使用する従来の方法では、厚みが１０μｍ以下の偏光膜を製造することは事実上不可能である。その理由は、フィルム状のＰＶＡ系樹脂単層体による偏光膜の製造においては、ＰＶＡ系樹脂単層体の厚みが薄くなり過ぎると、染色工程及び／又は延伸工程において、ＰＶＡ系樹脂層に溶解及び／又は破断を生じる恐れがあるため、均一な厚みの偏光膜を形成することができなくなるからである。
【０００６】
この問題に対処するため、熱可塑性樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を塗布形成し、この樹脂基材上に形成されたＰＶＡ系樹脂層を樹脂基材とともに延伸し、染色処理を施すことにより、従来の方法により得られる偏光膜に比べて非常に薄い偏光膜を製造する製造方法が提案されている。この熱可塑性樹脂基材を用いた偏光膜の製造方法は、ＰＶＡ系樹脂の単層体による偏光膜の製造方法に比べて、偏光膜をより均一に製造できる点で注目される。
【０００７】
例えば、特許第４２７９９４４号公報（特許文献１）には、熱可塑性樹脂フィルムの片面に、厚さが６μｍ以上３０μｍ以下のポリビニルアルコール系樹脂層を塗工法により形成した後、２倍以上５倍以下に延伸して該ポリビニルアルコール系樹脂層を透明皮膜素子層とすることにより、熱可塑性樹脂フィルム層と透明皮膜素子層との二層からなる複合フィルムを形成し、次いで、該二層からなる複合フィルムの透明皮膜素子層側に光学透明樹脂フィルム層を、接着剤を介して貼り合せた後、熱可塑性樹脂フィルム層を剥離除去し、さらに透明皮膜素子層を染色、固定して偏光素子層とする偏光板の製造方法が記載されている。この方法によって得られる偏光板は、光学透明樹脂フィルム層と偏光素子層との二層構成であり、特許文献１の記載によれば、偏光素子の厚みは２〜４μｍである。
【０００８】
この特許文献１に記載された方法は、延伸を、加熱下で、一軸延伸により行うものであり、その延伸倍率は、上述のように２倍以上５倍以下の範囲となるように制限される。特許文献１に記載の方法において、延伸倍率が５倍以下に制限される理由として、当該特許文献１は、延伸倍率が５倍を越す高率延伸では安定生産が極端に困難になる、と説明している。延伸の際の周囲温度は、具体的には、熱可塑性樹脂フィルムとしてエチレン−酢酸ビニル共重合体を使用する場合には５５℃、無延伸のポリプロピレンを使用する場合には６０℃、無延伸のナイロンを使用する場合には７０℃としている。この特許文献１に記載された方法は、高温空中一軸延伸の手法を採用するものであり、特許文献１に記載されているように、延伸倍率は５倍以下に制限されるので、この方法により得られる２〜４μｍといった極めて薄い偏光膜は、例えば液晶テレビのような光学的表示装置に使用される偏光膜に望まれる光学特性を満足させるものとはならない。
【０００９】
熱可塑性樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を塗工により形成して、該ＰＶＡ系樹脂層を基材とともに延伸して偏光膜を形成する方法は、特開２００１−３４３５２１号公報（特許文献２）及び特開２００３−４３２５７号公報（特許文献３）にも記載されている。これらの特許文献に記載された方法は、熱可塑性樹脂基材と該基材上に塗布されたＰＶＡ系樹脂層とからなる積層体を、基材が非晶性ポリエステル樹脂の場合には７０℃〜１２０℃の温度で、一軸延伸するものである。次に、延伸によって配向されたＰＶＡ系樹脂層に染色によって二色性物質を吸着させる。特許文献２では、一軸延伸は、縦一軸延伸又は横一軸延伸のいずれでもよい、と記載されているが、特許文献３では、横一軸延伸を行い、その横一軸延伸中又は延伸後に、延伸方向と直交する方向の長さを特定量収縮させる方法が記載されている。そして、延伸倍率は、特許文献２及び３のいずれにおいても、通常４〜８倍程度としている。得られる偏光膜の厚みとしては、１〜１．６μｍが記載されている。
【００１０】
これら特許文献２及び３では、延伸倍率が通常４〜８倍と述べられているが、採用されている延伸方法は、高温空中延伸法であり、このような方法で安定した延伸を行うことができるのは、例えば特許文献１に記載されているように、５倍が限度である。特許文献２及び３においても、５倍を超える延伸倍率を高温空中延伸法により達成するための特段の手法は記載されていない。事実、これら特許文献２及び３に記載された実施例をみると、特許文献２では５倍延伸が記載され、特許文献３では４．５倍が記載されているだけである。本発明者らは、特許文献２及び３に記載された方法の追試を行い、ここに記載された方法では、延伸倍率が５倍を超える延伸はできないことを確認した。したがって、特許文献２及び３の記載は、延伸倍率に関しては、５倍以下のものしか記載していない、と理解すべきである。特許文献１に関して述べた通り、この特許文献２及び３においても、得られる偏光膜の光学特性は、例えば液晶テレビのような光学的表示装置に使用される偏光膜に望まれる光学特性を満足させるものとはならない。
【００１１】
米国特許第４６５９５２３号明細書（特許文献４）は、ポリエステルフィルム上に塗工形成したＰＶＡ系樹脂層を、該ポリエステルフィルムとともに一軸延伸することからなる偏光膜の製造方法を開示する。この特許文献４に記載された方法は、ＰＶＡ系樹脂層の基材となるポリエステルフィルムを、偏光膜とともに使用できる光学的特性を有するものとすることができるようにすることを目的とするもので、薄型で優れた光学特性をもつＰＶＡ系樹脂層からなる偏光膜を製造することを意図するものではない。すなわち、特許文献４に記載された方法は、偏光膜となるＰＶＡ系樹脂層とともに延伸されるポリエステル樹脂フィルムの光学的特性を改善しようとするものに過ぎない。同様の目的をもった偏光子用材料の製造方法は、特公平８−１２２９６号公報（特許文献５）にも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許４２７９９４４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４３５２１号公報
【特許文献３】特開２００３−４３２５７号公報
【特許文献４】米国特許第４６５９５２３号明細書
【特許文献５】特公平８-１２２９６号公報
【特許文献６】特開２００２−２５８２６９号公報
【特許文献７】特開２００４−０７８１４３号公報
【特許文献８】特開２００７−１７１８９２号公報
【特許文献９】特開２００４−３３８３７９号公報
【特許文献１０】特開２００５−２４８１７３号公報
【特許文献１１】特開２０１１−２７５９号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「ＥＫＩＳＨＯ」Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．４、２０１０、ｐｐ２１９〜２３２「Ｘｐｏｌとその３Ｄ−ＴＶへの応用」、松廣憲治
【非特許文献２】FUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT (No. 46-2001)、ｐｐ５１〜５５、「富士フィルムＷＶfilmワイドビューＳＡの開発」森裕行他
【非特許文献３】SID Digest of Tech. Papers、２０００、ｐｐ９０２〜９０５、「Improvement of Transmitted Light Efficiency in SH-LCDs Using Quarter-Wave Retardation Films」、Y. Iwamoto他
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
熱可塑性樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を塗工形成し、該ＰＶＡ系樹脂層と熱可塑性樹脂基材とともに延伸して偏光膜を製造する方法は、特許文献１〜５に記載されているように既に知られている。しかし、主に液晶テレビ用の表示装置として求められる、コントラスト比が１０００：１以上で、最大輝度５００ｃｄ／ｍ2以上の光学特性を満たす表示装置に使用できる高機能の偏光膜は、これまでのところ実現されてはいない。
【００１５】
したがって、本発明は、従来の偏光膜に比べて非常に薄く、しかも必要とされる光学特性を備えた偏光膜を有する光学的表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材と、その上に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層とを一体に、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段延伸工程で延伸することと、該ＰＶＡ系樹脂層に二色性色素による染色処理を施すこととによって、厚みが１０μｍ以下であり、単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐによって表される光学特性が、光学的表示装置に使用される偏光膜に要求される特性を満足させることができる、従来にない偏光膜を得ることに成功し、本発明を完成するに至った。本発明者らは、例えば液晶テレビのような光学的表示装置に使用される偏光膜に要求される光学的特性として、単体透過率をＴとし、偏光度をＰとしたとき、次式
Ｐ＞―（１０0.929T―42.4―１）×１００（ただし、Ｔ＜４２．３）、及び
Ｐ≧９９．９（ただし、Ｔ≧４２．３）
で表される条件を設定した。本発明は、上述の延伸と染色とによって、厚みが１０μｍ以下であり、単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐによって表される光学特性が、上記の条件を満足するものとされた偏光膜を用いる光学的表示装置を提供するものである。
【００１７】
詳細に述べると、本発明の基本的な構成を備える光学的表示装置は、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなり、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段延伸工程で延伸されることにより、厚みが１０μｍ以下であり、単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐによって表される光学特性が、次式
Ｐ＞―（１０0.929T―42.4―１）×１００（ただし、Ｔ＜４２．３）、および
Ｐ≧９９．９（ただし、Ｔ≧４２．３）
の条件を満足するように構成された第１の偏光膜が、一方の面において光学的に透明な粘着剤層を介して表示パネルの一方の面に接合され、該第１の偏光膜の他方の面は透明樹脂材料の保護層に接合されたことを特徴とする。
【００１８】
上記の構成において、光学的表示装置は、保護層の外側に配置されたウインドウを備えることができる。また、該保護層と第１の偏光膜との間及び第１の偏光膜と表示パネルの間の少なくとも一方に、拡散層を配置することができる。第１の偏光膜と保護層との間には該第１の偏光膜と該保護層との間の接着を容易にする易接着層を設けることができる。保護層には、帯電防止層を形成することもできる。保護層は、１／４波長位相差膜により形成することができる。
【００１９】
本発明の一態様においては、表示パネルは液晶表示パネルとして形成され、該表示パネルの他方の面に、第１の偏光膜と同一の構成の第２の偏光膜を、光学的に透明な粘着剤層を介して接合される。この場合において、表示パネルは透過型液晶表示パネルとして構成することができ、この構成では、該第２の偏光膜の側がバックライト側として使用される。また、表示パネルは反射型液晶表示パネルとして構成することができ、この場合には、第２の偏光膜の外側に、液晶表示パネルを透過した光の少なくとも一部を反射するミラーが配置される。該ミラーは、液晶表示パネルを透過した光の少なくとも一部を透過させるハーフミラーとして構成することができ、この構成では、該ハーフミラーを挟んで液晶表示装置の反対側にバックライトが配置される。さらに、第２の偏光膜には、表示パネルとは反対側の面に第２の保護層を設けることもできる。該第２の偏光膜と第２の保護層との間には、該第２の偏光膜と第２の保護層との間の接着を容易にする易接着層を設けることもできる。該第２の保護層には、帯電防止層を形成することができる。第１の偏光膜と表示パネルとの間及び表示パネルと第２の偏光膜の間の少なくとも一方に、１／４波長位相差膜を配置してもよい。
【００２０】
本発明の他の態様においては、表示パネルは有機ＥＬ表示パネル又は反射型液晶表示パネルとして構成される。この構成では、第１の偏光膜と表示パネルとの間に位相差膜が配置される。この場合において、該位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜とすることができる。該位相差膜は、１／４波長位相差膜とすることもできる。
【００２１】
本発明のさらに別の態様においては、第１の偏光膜は、エステル系熱可塑性樹脂材料の基材上に塗布形成されたポリビニルアルコール系樹脂層に対し、該熱可塑性樹脂基材とともに上述の２段延伸工程による延伸を行うことにより形成されたものであり、該透明樹脂材料の保護層は、該ポリビニルアルコール系樹脂層とともに延伸された該熱可塑性樹脂基材から構成されたものとする。この場合において、エステル系熱可塑性樹脂材料として、非晶性ＰＥＴを使用することができる。
【００２２】
さらに、本発明の一態様においては、透明樹脂材料の保護層は、セルロース系材料又はアクリル系樹脂材料により構成されたものとする。
【００２３】
第２の偏光膜を有する本発明の態様において、該第２の偏光膜は、エステル系熱可塑性樹脂材料の基材上に塗布形成されたポリビニルアルコール系樹脂層に対し、該熱可塑性樹脂基材とともに２段延伸工程による延伸を行うことにより形成されたものとすることができ、透明樹脂材料の保護層は、該ポリビニルアルコール系樹脂層とともに延伸された該熱可塑性樹脂基材から構成されたものとすることができる。この透明樹脂材料の保護層は、３次元テレビ用表示装置に使用されるパターン位相差層を構成するものとすることができる。このパターン位相差層の例としては、例えば、「ＥＫＩＳＨＯ」Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．４、２０１０、ｐｐ２１９〜２３２に掲載された松廣憲治による「Ｘｐｏｌとその３Ｄ−ＴＶへの応用」（非特許文献１）に記載されたパターン・リターダがある。
【００２４】
透過型液晶表示パネルを使用する態様においては、該透過型液晶表示パネルはＩＰＳ型液晶表示パネルとして構成することができ、この構成では、第１の偏光膜と表示パネルとの間及び第２の偏光膜と表示パネルとの間の少なくとも一方に、光学的に透明な粘着剤層及び位相差膜が配置される。この場合において、位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する位相差膜とすることができる。また、位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する位相差膜と、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する位相差膜との２層構成とすることもできる。
【００２５】
透過型液晶表示パネルを使用する態様において、該透過型液晶表示パネルはＶＡ型液晶表示パネルとすることができ、この構成では、第１及び第２の偏光膜の各々と表示パネルとの間に配置される位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有するものとすることができる。
【００２６】
透過型液晶表示パネルを使用する態様において、該透過型液晶表示パネルはＴＮ型液晶表示パネルとすることができ、この構成では、偏光膜の各々と表示パネルとの間に配置される位相差膜は、ＴＮ液晶オン状態での視野角補償のための傾斜配向位相差膜とすることができる。このような用途に使用される傾斜配向位相差膜としては、例えば、FUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT (No. 46-2001)、ｐｐ５１〜５５に掲載された森裕行らによる「富士フィルムＷＶfilmワイドビューＳＡの開発」（非特許文献２）に記載されたものがある。
【００２７】
本発明による光学的表示装置の他の実施形態においては、光学的表示パネルを反射型液晶表示パネルにより構成し、第１の偏光膜と表示パネルとの間に、該第１の偏光膜からの偏光を円偏光にするための位相差膜を配置することができる。
【００２８】
本発明による光学的表示装置のさらに他の実施形態においては、光学的表示パネルを透過型液晶表示パネルにより構成し、第１の偏光膜と表示パネルとの間及び表示パネルと第２の偏光膜との間の少なくとも一方に、内部反射防止及び視野角補償の少なくとも一つの機能を行うための位相差膜を配置することができる。この構成において、第１の偏光膜と表示パネルとの間及び表示パネルと第２の偏光膜との間の少なくとも一方において、表示パネル上には、光学的に透明な粘着剤層を配置する構成とすることができる。
【００２９】
本発明による光学的表示装置においては、表示パネルに対して視認側にタッチ検知機能を有するタッチパネル積層体を配置することができる。この構成において、タッチパネル積層体は、パターン化された対の透明電極が誘電体層を介して配置された構成の容量型タッチパネルとすることができる。
【００３０】
この場合において、タッチパネル積層体は、視認側の最外部材と偏光膜との間に配置することが好ましい。タッチパネル積層体は、偏光膜と表示パネルとの間に配置することもできる。また、タッチパネル積層体は、パターン化された透明電極が空気間隙を介して対向電極に対向配置された構成の抵抗膜型タッチパネルとすることができ、この構成では、タッチパネル積層体は、視認側最外部材と偏光膜との間又は第１の偏光膜と表示パネルとの間に配置される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、従来の偏光膜に比して大幅に薄膜化された偏光膜を使用し、しかも必要とされる光学特性を備えた光学的表示装置を得ることができる。すなわち、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなり、厚みが１０μｍ以下の偏光膜であって、所要の光学的特性を備えた偏光膜を使用する光学的表示装置を得ることができる。
【００３２】
前述したように、熱可塑性樹脂基材を用い、該基材上に形成されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、延伸倍率が５倍以上になるように一軸に延伸した事例は、従来技術を記載した文献に見出すことはできない。
【００３３】
以下、本発明に使用される偏光膜の製造方法の代表例及び本発明による光学的表示装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ＰＶＡ層の厚み（又は偏光膜厚）に対する樹脂基材の適正な厚みを示す図表である。
【図２】厚みが３μｍ、８μｍ、１０μｍの偏光膜の偏光性能の比較図である。
【図３】単体透過率Ｐと偏光度Ｔとの関係を示す図表である。
【図４】光学的表示装置に使用する偏光膜に要求される光学的性能の範囲を表す図表である。
【図５】偏光膜１〜７の偏光性能の理論値を二色比に基づいて表す図である。
【図６】染色浴のヨウ素濃度の違いによるＰＶＡ系樹脂層の溶解の有無を比較した比較表である。
【図７】染色浴のヨウ素濃度とＰＶＡ系樹脂層により生成された偏光膜の偏光性能との関係を示す図表である。
【図８】本発明の実施例となる偏光膜の偏光性能を示す図表である。
【図９】光学フィルム積層体を製造するための不溶化処理を含まない製造工程の概略図である。
【図１０】光学フィルム積層体を製造するための不溶化処理を含む製造工程の概略図である。
【図１１ａ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１１ｂ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１１ｃ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１１ｄ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１１ｅ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１１ｆ】本発明の種々の実施形態による光学的表示装置を示す断面図である。
【図１２ａ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｂ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｃ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｄ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｅ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｆ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｇ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｈ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｉ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１２ｊ】本発明の他の実施形態による光学的表示装置の例を示す断面図である。
【図１３】本発明の幾つかの実施例による偏光膜の偏光性能を対比して示す図表である。
【図１４】本発明の別の幾つかの実施例による偏光膜の偏光性能を対比して示す図表である。
【図１５】本発明の実施例による偏光膜の偏光性能を示す図表である。
【図１６】本発明の他の実施例による偏光膜の偏光性能を示す図表である。
【図１７】本発明のさらに他の実施例による偏光膜の偏光性能を示す図表である。
【図１８】結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴとＰＶＡ系樹脂のそれぞれの延伸温度と延伸可能倍率との相対関係を表す図表である。
【図１９】結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴのＴｇと融点Ｔｍ間での温度変化にともなう結晶化速度の変化を表す図表である。
【図２０】非晶性ＰＥＴとＰＶＡの空中高温での延伸倍率と総延伸倍率との関係を表す図表である。
【図２１】結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴとＰＶＡ系樹脂に関する空中高温での延伸温度と総延伸可能倍率との相対関係を表す図表である。
【図２２】総延伸倍率に対する熱可塑性樹脂基材として用いられるＰＥＴの配向性と結晶化度とを表す図表である。
【図２３】１．８倍の空中補助延伸した補助延伸温度と補助延伸処理されたＰＥＴの配向関数との関係を表す図表である。
【図２４】ＰＶＡの結晶化度とＰＶＡの配向関数との相対関係を表す図表である。
【図２５】熱可塑性樹脂基材を用いて製造された偏光膜の製造工程の概略図である。
【図２６】本発明に含まれない例示的な偏光膜の偏光性能を表す図表である。
【図２７】本発明の実施例における、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体の製造条件の一覧表である。
【図２８】本発明の実施例における、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体の製造条件の一覧表である。
【図２９】本発明の実施例と参考例１〜３との配向関数値の比較表である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
［偏光膜に関連する技術的背景］
偏光膜の背景技術として、本発明に用いられる熱可塑性樹脂基材の材料特性と偏光膜の偏光性能によって表される光学特性について説明する。
【００３６】
先ず、本発明に用いられる熱可塑性樹脂の一般的材料特性を概説する。
熱可塑性樹脂は、高分子が規則正しく配列する結晶状態にあるものと、高分子が規則正しい配列を持たない、あるいは、ごく一部しか規則正しい配列を持たない無定形又は非晶状態にあるものとに大別できる。前者を結晶状態といい、後者を無定形又は非晶状態という。これに対応して、結晶状態にはないが、条件次第では結晶状態をつくることができる性質をもった熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂と呼ばれ、そうした性質をもたない熱可塑性樹脂は非晶性樹脂と呼ばれる。一方、結晶性樹脂であるか非晶性樹脂であるかを問わず、結晶状態にない樹脂又は結晶状態に至らない樹脂をアモルファス又は非晶質の樹脂という。ここでは、アモルファス又は非晶質という用語は、結晶状態をつくらない性質を意味する非晶性という用語とは区別して用いられる。
【００３７】
結晶性樹脂としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）を含むオレフィン系樹脂と、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を含むエステル系樹脂がある。結晶性樹脂の特徴の一つは、一般的に加熱及び／又は延伸配向によって高分子が配列して結晶化が進む性質を有することである。樹脂の物性は、結晶化の程度に応じて様々に変化する。一方で、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような結晶性樹脂でも、加熱処理や延伸配向によって起こる高分子の配列を阻害することによって、結晶化の抑制が可能である。結晶化が抑制されたこれらのポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、それぞれ非晶性ポリプロピレン及び非晶性ポリエチレンテレフタレートといい、これらを、それぞれ総称して非晶性オレフィン系樹脂及び非晶性エステル系樹脂という。
【００３８】
例えばポリプロピレン（ＰＰ）の場合、立体規則性のないアタクチック構造にすることによって、結晶化を抑制した非晶性ポリプロピレン（ＰＰ）を作成することができる。また、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の場合、重合モノマーとして、イソフタル酸、１，４−シクロヘキサンジメタノールのような変性基を共重合すること、すなわち、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の結晶化を阻害する分子を共重合させることによって、結晶化を抑制した非晶性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を作成することができる。
【００３９】
次に、大型表示素子に用いることができる偏光膜の光学特性を概説する。
偏光膜の光学特性とは、端的には、偏光度Ｐと単体透過率Ｔとで表す偏光性能のことである。一般に、偏光膜の偏光度Ｐと単体透過率Ｔとはトレード・オフの関係にある。この２つの光学特性値は、Ｔ−Ｐグラフにより表すことができる。Ｔ−Ｐグラフにおいて、プロットしたラインが単体透過率の高い方向にあり、かつ偏光度の高い方向にあるほど、偏光膜の偏光性能が優れていることになる。
【００４０】
ここでＴ−Ｐグラフを示す図３を参照すると、理想的光学特性は、Ｔ＝５０％で、Ｐ＝１００％の場合である。図から分かるように、Ｔ値が低ければＰ値を上げやすく、Ｔ値が高いほどＰ値を上げにくい、という傾向にある。さらに、偏光膜の偏光性能を透過率Ｔと偏光度Ｐの関数を示す図４を参照すると、図４にライン１及びライン２より上の領域として定められた範囲では、偏光膜の単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐは、光学的表示装置に必要と考えられる「要求性能」を満足するものとなり、この偏光膜を使用した表示装置は、コントラスト比が１０００：１以上で、最大輝度が５００ｃｄ／ｍ2以上になる。この要求性能は、現在において、或いは将来においても、大型表示素子などの偏光膜性能として求められる光学特性と考えられる性能である。単体透過率Ｔの理想値は、Ｔ＝５０％であるが、光が偏光膜を透過する際に、偏光膜と空気との界面で一部の光が反射する現象が起こる。この反射現象を考慮すると、反射に相当する量だけ単体透過率Ｔが減少するので、現実的に達成可能なＴ値の最大値は４５〜４６％程度である。
【００４１】
一方、偏光度Ｐは、偏光膜のコントラスト比（ＣＲ）に変換することができる。例えば９９．９５％の偏光度Ｐは、偏光膜のコントラスト比の２０００：１に相当する。この偏光膜を液晶テレビ用液晶表示パネルの両側に用いたときの表示装置のコントラスト比は、１０５０：１である。ここで表示装置のコントラスト比が偏光膜のコントラスト比を下回るのは、表示パネル内部において偏光解消が生じるためである。偏光解消は、バックライト側の偏光膜を透過してきた光がセル内部を透過する際に、カラーフィルタ中の顔料、液晶分子層、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）によって光が散乱及び／又は反射し、一部の光の偏光状態が変化することにより生じる。偏光膜及び表示パネルのコントラスト比がいずれも大きいほど、液晶テレビはコントラストが優れ、見やすいものとなる。
【００４２】
ところで、偏光膜のコントラスト比は、平行透過率Ｔｐを直交透過率Ｔｃで除した値として定義される。これに対して表示装置のコントラスト比は、最大輝度を最小輝度で除した値として定義することができる。最小輝度とは黒表示時の輝度である。一般的な視聴環境を想定した液晶テレビの場合、０．５ｃｄ／ｍ2以下の最小輝度が要求基準になる。これを越える値では色再現性が低下する。最大輝度とは白表示時の輝度である。一般的な視聴環境を想定した液晶テレビの場合、表示装置は、最大輝度が４５０〜５５０ｃｄ／ｍ2の範囲のものが用いられる。これを下回ると、表示が暗くなるため液晶テレビの視認性が低下する。
【００４３】
大型表示素子を用いた液晶テレビ用の表示装置として求められる性能は、コントラスト比が１０００：１以上で、最大輝度が５００ｃｄ／ｍ2以上である。これが表示装置の「要求性能」と考えられる。図４のライン１（Ｔ＜４２．３％）及びライン２（Ｔ≧４２．３％）は、この表示装置の要求性能を達成するために必要とされる偏光膜の偏光性能の限界値を表している。これは、図５に示すバックライト側と視認側との偏光膜の組み合わせに基づく、次のようなシミュレーションによって求められたラインである。
【００４４】
液晶テレビ用の表示装置のコントラスト比と最大輝度は、光源（バックライト）の光量、バックライト側と視認側に配置される２つの偏光膜の透過率、液晶表示パネルの透過率、バックライト側と視認側の２つの偏光膜の偏光度、液晶表示パネルの偏光解消率に基づいて算出できる。一般的な液晶テレビの光源の光量（１０，０００ｃｄ／ｍ2）、液晶表示パネルの透過率（１３％）、及び偏光解消率（０．０８５％）の基礎数値を用い、異なる幾つかの偏光性能の偏光膜を組み合わせ、それぞれの組み合わせ毎に液晶テレビ用の表示装置のコントラスト比と最大輝度を算出することによって、要求性能を満足する図４のライン１及びライン２を導き出すことができる。すなわち、ライン１及びライン２に達しない偏光膜を使用すると、表示装置のコントラスト比が１０００：１以下で、最大輝度が５００ｃｄ／ｍ2以下になることが示される。算出に用いた式は以下の通りである。
【００４５】
式（１）は、表示装置のコントラスト比を求める式であり、式（２）は、表示装置の最大輝度を求める式である。式（３）は偏光膜の二色比を求める式である。
式（１）：CRD ＝Lmax／Lmin
式（２）：Lmax＝（LB×Tp−（LB／2 ×k1B×DP／100）／2×（k1F-k2F））×Tcell／100
式（３）：DR ＝Ak2／Ak1＝log(k2)／log(k1)＝log(Ts／100×（１-P/100）／TPVA)／log(Ts／100×（１＋P／100）／ TPVA)
ここで、
Lmin＝（LB×Tc＋（LB ／2 ×k1B×DP／100）／2×（k1F-k2F））×Tcell／100
Tp＝（k1B×k1F＋ k2B×k2F）／2×TPVA
Tc＝（k1B×k2F＋ k2B×k1F）／2×TPVA
k1＝Ts／100×（１＋P／100）／TPVA
k2＝Ts／100×（１- P／100）／TPVA
CRD ：表示装置のコントラスト比
Lmax ：表示装置の最大輝度
Lmin ：表示装置の最小輝度
DR ：偏光膜の二色比
Ts ：偏光膜の単体透過率
P ：偏光膜の偏光度
k1 ：第１主透過率
k2 ：第２主透過率
k1F ：視認側偏光膜のk1
k2F ：視認側偏光膜のk2
k1B ：バックライト側偏光膜のk1
k2B ：バックライト側偏光膜のk2
Ak1 ：偏光膜の透過軸方向の吸光度
Ak2 ：偏光膜の吸収軸方向の吸光度
LB ：光源の光量 （１００００cd/m2）
Tc ：偏光膜の直交透過率（視認側偏光板とバックライト側偏光板の組合せ）
Tp ：偏光膜の平行透過率（視認側偏光板とバックライト側偏光板の組合せ）
Tcell ：セルの透過率（１３％）
DP ：セルの偏光解消率（０．０８５％）
TPVA ：ヨウ素が吸着していないPVAフィルムの透過率 （０．９２）。
【００４６】
図４のライン１（Ｔ＜４２．３％）は、図５において偏光膜３と表示される直線上に位置する偏光膜の偏光性能によって導き出される。図５の偏光膜３に属する偏光膜のうち、偏光性能が座標（Ｔ、Ｐ）＝（４２．１％、９９．９５％）で表される点Ｄ（白丸）の偏光膜Ｄは、これを液晶テレビ用の表示装置のバックライト側と視認側の両側に用いた場合に、要求性能を達成することができる。
【００４７】
ところが、同じ偏光膜３に属する偏光膜であっても、単体透過率の低い（より暗い）領域にある、３つの偏光膜Ａ（Ｔ＝４０．６％、Ｐ＝９９．９９８％）、Ｂ（Ｔ＝４１．１％、Ｐ＝９９．９９４％）、又はＣ（Ｔ＝４１．６％，Ｐ＝９９．９８％）をバックライト側と視認側の両側に用いた場合、いずれも、要求性能を達成することができない。バックライト側と視認側のいずれか一方の片側偏光膜として偏光膜Ａ、Ｂ、又はＣを用いた場合、要求性能を達成するためには、例えば、他方の片側偏光膜として、偏光膜４に属する偏光膜Ｅ、偏光膜５に属する偏光膜Ｆ、又は偏光膜７に属するＧのような偏光膜３に比べ、単体透過率が高く、少なくとも偏光度が９９．９％以上の偏光性能の優れた偏光膜を用いることが必要になる。
【００４８】
図５に示す偏光膜１〜７の偏光性能は、式（３）に基づき算出される。式（３）を用いることで偏光膜の偏光性能の指標となる二色比（ＤＲ）から単体透過率Ｔと偏光度Ｐとを算出することができる。二色比とは偏光膜の吸収軸方向の吸光度を透過軸方向の吸光度で除した値である。この数値が高いほど偏光性能が優れていることを表している。例えば、偏光膜３は、二色比が約９４となる偏光性能を持つ偏光膜として算出される。この値を下回る偏光膜は要求性能に達しないということになる。
【００４９】
また、バックライト側と視認側のいずれか一方の側の偏光膜として偏光膜３に比べ偏光性能の劣る、例えば、偏光膜１に属する偏光膜Ｈ（４１．０％、９９．９５％）又は偏光膜２に属する偏光膜Ｊ（４２．０％、９９．９％）を用いた場合、式（１）（２）から明らかになるように、要求性能を達成するためには、例えば、他方の側の偏光膜として偏光膜６に属する偏光膜Ｉ（４３．２％、９９．９５％）又は偏光膜７に属する偏光膜Ｋ（４２．０％、９９．９９８％）のような、偏光膜３に比べ、偏光性能がより優れた偏光膜を用いなければならない。
【００５０】
液晶テレビ用の表示装置の要求性能を達成するためには、バックライト側と視認側のいずれか一方の側の偏光膜の偏光性能が、少なくとも偏光膜３よりも優れていなければならない。図４のライン１（Ｔ＜４２．３％）は、その下限値を示す。他方、図４のライン２（Ｔ≧４２．３％）は、偏光度Ｐの下限値を示す。バックライト側と視認側のいずれか一方の側の偏光膜として偏光度Ｐが９９．９％以下の偏光膜を用いた場合には、他方の側の偏光膜として偏光性能がいかに優れた偏光膜を用いても、要求性能を達成することができない。
【００５１】
結論としては、大型表示素子を用いた液晶テレビ用の表示装置として求められる偏光性能を達成しようとする場合、バックライト側と視認側のいずれか一方の側の偏光膜の偏光性能が少なくともライン１（Ｔ＜４２．３％）及びライン２（Ｔ≧４２．３％）で表される限界を越える領域にある偏光膜、より具体的には、偏光膜３より優れた偏光性能を有し、偏光度が９９．９％以上の偏光膜であることが望まれる条件となる。
【００５２】
［偏光膜の製造に関する実施例］
本発明の光学的表示装置に使用される偏光膜の実施例として、実施例１〜１８を示す。これらの実施例において製造される偏光膜の製造条件を、図２７及び図２８に示す。さらに、対比される例として、参考例及び比較例も作成した。図２９は、第１段の空中高温延伸後における実施例１〜１８及び参考例１〜３による延伸積層体のそれぞれについて、ＰＥＴ樹脂基材の配向関数値を示す表である。
【００５３】
［実施例１］
非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材として、イソフタル酸を６ｍｏｌ％共重合させたイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート（以下、「非晶性ＰＥＴ」という）の連続ウェブの基材を作製した。非晶性ＰＥＴのガラス転移温度は７５℃である。連続ウェブの非晶性ＰＥＴ基材とポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」という）層からなる積層体を以下のように作製した。ちなみにＰＶＡのガラス転移温度は８０℃である。
【００５４】
厚み２００μｍの非晶性ＰＥＴ基材と、重合度１０００以上、ケン化度９９％以上のＰＶＡ粉末を水に溶解した４〜５％濃度のＰＶＡ水溶液とを準備した。次に、上記した厚み２００μｍの非晶性ＰＥＴ基材にＰＶＡ水溶液を塗布し、５０〜６０℃の温度で乾燥し、非晶性ＰＥＴ基材上に厚み７μｍのＰＶＡ層を製膜した。以下、これを「非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体」又は「７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体」又は単に「積層体」という。
【００５５】
７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を、空中補助延伸及びホウ酸水中延伸の２段延伸工程を含む以下の工程を経て、３μｍ厚の偏光膜を製造した。第１段の空中補助延伸工程によって、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を非晶性ＰＥＴ基材と一体に延伸し、５μｍ厚のＰＶＡ層を含む延伸積層体を生成した。以下、これを「延伸積層体」という。具体的には、延伸積層体は、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を１３０℃の延伸温度環境に設定されたオーブンに配備された延伸装置にかけ、延伸倍率が１．８倍になるように自由端一軸に延伸したものである。この延伸処理によって、延伸積層体内のＰＶＡ層は、ＰＶＡ分子が配向された５μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。
【００５６】
次に、染色工程によって、ＰＶＡ分子が配向された５μｍ厚のＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体を生成した。以下、これを「着色積層体」という。具体的には、着色積層体は、延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させたものである。本工程において、染色液は、水を溶媒として、ヨウ素濃度を０．１２〜０．３０重量％の範囲内とし、ヨウ化カリウム濃度を０．７〜２．１重量％の範囲内とした。ヨウ素とヨウ化カリウムの濃度の比は１対７である。
【００５７】
ちなみに、ヨウ素を水に溶解するにはヨウ化カリウムを必要とする。より詳細には、ヨウ素濃度０．３０重量％、ヨウ化カリウム濃度２．１重量％の染色液に延伸積層体を６０秒間浸漬することによって、ＰＶＡ分子が配向された５μｍ厚のＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体を生成した。実施例１においては、ヨウ素濃度０．３０重量％でヨウ化カリウム濃度２．１重量％の染色液への延伸積層体の浸漬時間を変えることによって、最終的に生成される偏光膜の単体透過率を４０〜４４％になるようにヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする種々の着色積層体を生成した。
【００５８】
さらに、第２段のホウ酸水中延伸工程によって、着色積層体を非晶性ＰＥＴ基材と一体にさらに延伸し、３μｍ厚の偏光膜を構成するＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体を生成した。以下、これを「光学フィルム積層体」という。具体的には、光学フィルム積層体は、着色積層体をホウ酸とヨウ化カリウムを含む液温範囲６０〜８５℃のホウ酸水溶液に設定された処理装置に配備された延伸装置にかけ、延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸したものである。より詳細には、ホウ酸水溶液の液温は６５℃である。それはまた、ホウ酸含有量を水１００重量％に対して４重量％とし、ヨウ化カリウム含有量を水１００重量％に対して５重量％とした。
【００５９】
本工程においては、ヨウ素吸着量を調整した着色積層体をまず５〜１０秒間ホウ酸水溶液に浸漬した。しかる後に、その着色積層体をそのまま処理装置に配備された延伸装置である周速の異なる複数の組のロール間に通し、３０〜９０秒かけて延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸した。この延伸処理によって、着色積層体に含まれるＰＶＡ層は、吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向した３μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。このＰＶＡ層が光学フィルム積層体の偏光膜を構成する。
【００６０】
以上のように実施例１は、まず、非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体を延伸温度１３０℃の空中補助延伸によって延伸積層体を生成し、次に、延伸積層体を染色によって着色積層体を生成し、さらに着色積層体を延伸温度６５度のホウ酸水中延伸によって総延伸倍率が５．９４倍になるように非晶性ＰＥＴ基材と一体に延伸された３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体を生成した。このような２段延伸によって非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ層のＰＶＡ分子が高次に配向され、染色によって吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向された偏光膜を構成する３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体を生成することができた。
【００６１】
光学フィルム積層体の製造に必須の工程ではないが、洗浄工程によって、光学フィルム積層体をホウ酸水溶液から取り出し、非晶性ＰＥＴ基材に製膜された３μｍ厚のＰＶＡ層の表面に付着したホウ酸をヨウ化カリウム水溶液で洗浄した。しかる後に、洗浄された光学フィルム積層体を６０℃の温風による乾燥工程によって乾燥した。なお洗浄工程は、ホウ酸析出などの外観不良を解消するための工程である。
【００６２】
次に、貼合せ及び／又は転写工程によって、非晶性ＰＥＴ基材に製膜された３μｍ厚のＰＶＡ層の表面に接着剤を塗布しながら、８０μｍ厚のＴＡＣ（トリアセチルセルロース系）フィルムを貼合せた後、非晶性ＰＥＴ基材を剥離し、３μｍ厚のＰＶＡ層を８０μｍ厚のＴＡＣ（トリアセチルセルロース系）フィルムに転写した。
【００６３】
［実施例２］
実施例２は、実施例１の場合と同様に、まず、非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体を生成し、次に、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を空中補助延伸によって倍率が１．８倍になるように延伸した延伸積層体を生成し、しかる後に、延伸積層体を、液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を生成した。実施例２は、実施例１とは異なる以下の架橋工程を含む。それは、着色積層体を４０℃のホウ酸架橋水溶液に６０秒間浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層のＰＶＡ分子同士に架橋処理を施す工程である。本工程のホウ酸架橋水溶液は、ホウ酸含有量を水１００重量％に対して３重量％とし、ヨウ化カリウム含有量を水１００重量％に対して３重量％とした。
【００６４】
実施例２の架橋工程は、少なくとも３つの技術的作用を求めたものである。第１は、後工程のホウ酸水中延伸において着色積層体に含まれる薄膜化されたＰＶＡ層を溶解させないようにした不溶化作用である。第２は、ＰＶＡ層に着色されたヨウ素を溶出させないようにした着色安定化作用である。第３は、ＰＶＡ層の分子同士を架橋することによって結節点を生成するようにした結節点生成作用である。
【００６５】
実施例２は、次に、架橋された着色積層体を、実施例１の延伸温度６５℃より高い７５℃のホウ酸水中延伸浴に浸漬することによって、実施例１の場合と同様に、延伸倍率が３．３倍になるように延伸し、光学フィルム積層体を生成した。また実施例２の洗浄工程、乾燥工程、貼合せ及び／又は転写工程は、いずれも実施例１の場合と同様である。
【００６６】
なお、ホウ酸水中延伸工程に先立つ架橋工程に求められる技術的作用をより明確にするために、実施例１の架橋されていない着色積層体を延伸温度７０〜７５℃のホウ酸水中延伸浴に浸漬した場合、着色積層体に含まれるＰＶＡ層は、ホウ酸水中延伸浴において溶解し、延伸することができなかった。
【００６７】
［実施例３］
実施例３は、実施例１の場合と同様に、まず、非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体を生成し、次に、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を空中補助延伸によって倍率が１．８倍になるように延伸した延伸積層体を生成した。実施例３は、実施例１とは異なる以下の不溶化工程を含む。それは、延伸積層体を液温３０℃のホウ酸不溶化水溶液に３０秒間浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ分子が配向されたＰＶＡ層を不溶化する工程である。本工程のホウ酸不溶化水溶液は、ホウ酸含有量を水１００重量％に対して３重量％とした。実施例３の不溶化工程に求められる技術的作用は、少なくとも後工程の染色工程において、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層を溶解させないようにした不溶化である。
【００６８】
実施例３は、次に、不溶化された延伸積層体を、実施例１の場合と同様に、液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を生成した。しかる後に、生成された着色積層体を実施例１の延伸温度である６５℃より高い延伸温度である７５℃のホウ酸水中延伸浴に浸漬することによって、実施例１の場合と同様に、延伸倍率が３．３倍になるように延伸し、光学フィルム積層体を生成した。また実施例３の洗浄工程、乾燥工程、貼合せ及び／又は転写工程は、いずれも実施例１の場合と同様である。
【００６９】
なお、染色工程に先立つ不溶化工程に求められる技術的作用をより明確にするために、まず、実施例１の不溶化されていない延伸積層体を染色によって着色積層体を生成し、生成された着色積層体を延伸温度７０〜７５℃のホウ酸水中延伸浴に浸漬した場合、着色積層体に含まれるＰＶＡ層は、実施例２に示したように、ホウ酸水中延伸浴において溶解し、延伸することができなかった。
【００７０】
次に、水を溶媒として、ヨウ素濃度を０．１２〜０．３０重量％の範囲内とした染色液のヨウ素濃度を０．１２〜０．２５重量％とし、他の条件をそのままの染色液に、実施例１の不溶化されていない延伸積層体を浸漬した場合、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層は、染色浴において溶解し、染色不能であった。ところが、実施例３の不溶化された延伸積層体を用いた場合には、染色液のヨウ素濃度を０．１２〜０．２５重量％であっても、ＰＶＡ層は溶解することなく、ＰＶＡ層への染色は可能であった。
【００７１】
染色液のヨウ素濃度を０．１２〜０．２５％であってもＰＶＡ層への染色が可能な実施例３においては、延伸積層体の染色液への浸漬時間を一定にし、染色液のヨウ素濃度及びヨウ化カリウム濃度を実施例１に示した一定範囲内で変化させることによって、最終的に生成される偏光膜の単体透過率を４０〜４４％になるようにヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする着色積層体を種々生成した。
【００７２】
［実施例４］
実施例４は、実施例１の製造工程に実施例３の不溶化工程と実施例２の架橋工程を加えた製造工程によって生成した光学フィルム積層体である。まず、非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体を生成し、次に、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を空中補助延伸によって延伸倍率が１．８倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。実施例４は、実施例３の場合と同様に、生成された延伸積層体を液温３０℃のホウ酸不溶化水溶液に３０秒間浸漬する不溶化工程によって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ分子が配向されたＰＶＡ層を不溶化した。実施例４はさらに、不溶化されたＰＶＡ層を含む延伸積層体を、実施例３の場合と同様に、液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによってヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を生成した。
【００７３】
実施例４は、実施例２の場合と同様に、生成された着色積層体を４０℃のホウ酸架橋水溶液に６０秒間浸漬する架橋工程によって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層のＰＶＡ分子同士を架橋した。実施例４はさらに、架橋された着色積層体を、実施例１の延伸温度６５℃より高い７５℃のホウ酸水中延伸浴に５〜１０秒間浸漬し、実施例２の場合と同様に、延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸し、光学フィルム積層体を生成した。また実施例４の洗浄工程、乾燥工程、貼合せ及び／又は転写工程は、いずれも実施例１から３の場合と同様である。
【００７４】
また実施例４は、実施例３の場合と同様に、染色液のヨウ素濃度を０．１２〜０．２５重量％であっても、ＰＶＡ層は溶解することはない。実施例４においては、延伸積層体の染色液への浸漬時間を一定にし、染色液のヨウ素濃度及びヨウ化カリウム濃度を実施例１に示した一定範囲内で変化させることによって、最終的に生成される偏光膜の単体透過率を４０〜４４％になるようにヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする着色積層体を種々生成した。
【００７５】
以上のように実施例４は、まず、非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層が製膜された積層体を生成し、次に、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を空中補助延伸によって延伸倍率が１．８倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。生成された延伸積層体を液温３０℃のホウ酸不溶化水溶液に３０秒間浸漬することによって延伸積層体に含まれるＰＶＡ層を不溶化した。不溶化されたＰＶＡ層を含む延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって不溶化されたＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体を生成した。ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を４０℃のホウ酸架橋水溶液に６０秒間浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層のＰＶＡ分子同士を架橋した。架橋されたＰＶＡ層を含む着色積層体をホウ酸とヨウ化カリウムを含む液温７５℃のホウ酸水中延伸溶に５〜１０秒間浸漬し、しかる後に、ホウ酸水中延伸によって倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸した光学フィルム積層体を生成した。
【００７６】
実施例４は、このように空中高温延伸及びホウ酸水中延伸からなる２段延伸と染色浴への浸漬に先立つ不溶化及びホウ酸水中延伸に先立つ架橋からなる前処理とによって、非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ層のＰＶＡ分子が高次に配向され、染色によってＰＶＡ分子に確実に吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向された偏光膜を構成する３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体を安定的に生成することができた。
【００７７】
［実施例５］
実施例５は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ層の厚みにある。実施例４は、７μｍ厚のＰＶＡ層で最終的に光学フィルム積層体に含まれるＰＶＡ層が３μｍ厚であった。これに対して、実施例５は、１２μｍ厚のＰＶＡ層で最終的に光学フィルム積層体に含まれるＰＶＡ層が５μｍ厚であった。
【００７８】
［実施例６］
実施例６は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は非晶性ＰＥＴ基材に用いた重合モノマーにある。実施例４は、イソフタル酸をＰＥＴに共重合させた非晶性ＰＥＴ基材を用いた。これに対して、実施例６は、ＰＥＴに対して変性基として１，４−シクロヘキサンジメタノールを共重合させた非晶性ＰＥＴ基材を用いた。
【００７９】
［実施例７］
実施例７は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、総延伸倍率が６倍又は６倍に近い値になるように空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率を変化させたことにある。実施例４は、空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率が１．８倍及び３．３倍とした。これに対して、実施例７は、それぞれの延伸倍率が１．２倍及び４．９倍とした。ところで実施例４の総延伸倍率が５．９４倍であった。これに対して実施例７の総延伸倍率が５．８８倍であった。これは、ホウ酸水中延伸において、延伸倍率が４．９倍以上に延伸することができなかったことによる。
【００８０】
［実施例８］
実施例８は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、総延伸倍率が６倍になるように空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率を変化させたことにある。実施例８は、それぞれの延伸倍率が１．５倍及び４．０倍とした。
【００８１】
［実施例９］
実施例９は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、総延伸倍率が６倍になるように空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率を変化させたことにある。実施例９は、それぞれの延伸倍率が２．５倍及び２．４倍とした。
【００８２】
［実施例１０］
実施例１０は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、実施例４の場合、空中補助延伸の延伸温度を１３０℃に設定したのに対して、実施例１０の場合、空中補助延伸の延伸温度を９５℃としたことにある。
【００８３】
［実施例１１］
実施例１１は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、実施例４の場合、空中補助延伸の延伸温度を１３０℃に設定したのに対して、実施例１１の場合、空中補助延伸の延伸温度を１１０℃としたことにある。
【００８４】
［実施例１２］
実施例１２は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、実施例４の場合、空中補助延伸の延伸温度を１３０℃に設定したのに対して、実施例１２の場合、空中補助延伸の延伸温度を１５０℃としたことにある。
【００８５】
［実施例１３］
実施例１３は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が１．８倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を２．８倍に変化させたことにある。実施例１３の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例４の場合の約６倍（正確には５．９４倍）のに対して、約５倍（正確には５．０４倍）となった。
【００８６】
［実施例１４］
実施例１４は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が１．８倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を３．１倍に変化させたことにある。実施例１４の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例４の場合の約６倍（正確には５．９４倍）のに対して、約５．５倍（正確には５．５８倍）となった。
【００８７】
［実施例１５］
実施例１５は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が１．８倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を３．６倍に変化させたことにある。実施例１５の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例４の場合の約６倍（正確には５．９４倍）のに対して、約６．５倍（正確には６．４８倍）となった。
【００８８】
［実施例１６］
実施例１６は、以下の相違点を除き、実施例４と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸方法にある。実施例４は、空中補助延伸によって延伸倍率が１．８倍になるように自由端一軸に延伸した。これに対して、実施例１６は、空中補助延伸によって延伸倍率が１．８倍になるように固定端一軸に延伸した。
【００８９】
［実施例１７］
実施例１７は、以下の相違点を除き、実施例１６と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が１．８倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を３．９倍に変化させたことにある。実施例１７の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例１６の場合の約６倍（正確には５．９４倍）に対して、約７倍（正確には７．０２倍）となった。
【００９０】
［実施例１８］
実施例１８は、以下の相違点を除き、実施例１６と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が１．８倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を４．４倍に変化させたことにある。実施例１８の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例１６の場合の約６倍（正確には５．９４倍）に対して、約８倍（正確には７．９２倍）となった。
【００９１】
［比較例１］
比較例１は、実施例４と同様の条件で、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材にＰＶＡ水溶液を塗布し、乾燥させて非晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層を製膜した積層体を生成した。次に、延伸温度を１３０℃に設定した空中高温延伸によって、７μｍ厚のＰＶＡ層を含む積層体を延伸倍率が４．０倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層は、ＰＶＡ分子が配向された３．５μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。
【００９２】
次に、延伸積層体は染色処理され、ＰＶＡ分子が配向された３．５μｍ厚のＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体が生成された。具体的には、着色積層体は、延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させたものである。このように、ＰＶＡ分子が配向されたＰＶＡ層へのヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする着色積層体を種々生成した。
【００９３】
さらに、着色積層体は架橋処理される。具体的には、液温が４０℃で、ホウ酸３％、ヨウ化カリウム３％からなるホウ酸架橋水溶液に６０秒間、浸漬することによって着色積層体に架橋処理を施した。比較例１は、架橋処理が施された着色積層体が実施例４の光学フィルム積層体に相当する。したがって、洗浄工程、乾燥工程、貼合せ及び／又は転写工程は、いずれも実施例４の場合と同様である。
【００９４】
［比較例２］
比較例２は、比較例１の延伸積層体を比較例１と同様の条件で、延伸倍率が４．５倍、５．０倍、６．０倍になるように延伸した延伸積層体を生成した。比較表は、比較例１と比較例２とを含めた、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材と該非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ層とに発生した現象を示したものである。これにより、延伸温度１３０℃の空中高温延伸による延伸倍率が４．０倍を限度とすることを確認した。
【００９５】
［延伸に関連する技術的背景］
図１８〜図２２は、いずれも実験に基づいて表したものである。まず、図１８を参照すると、図１８は、結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴとＰＶＡ系樹脂のそれぞれの延伸温度と延伸可能倍率との相対関係を実験に基づいて表した図である。
【００９６】
図１８の太線は、延伸温度の変化にともなう非晶性ＰＥＴの延伸可能倍率の変化を表す。非晶性ＰＥＴは、Ｔｇが約７５℃であり、これ以下の温度で延伸することはできない。図から分かるように、空中高温の自由端一軸延伸によると約１１０℃を越える点で７．０倍以上にまで延伸できる。一方、図１８の細線は、延伸温度の変化にともなう結晶性ＰＥＴの延伸可能倍率の変化を表す。結晶性ＰＥＴは、Ｔｇが約８０℃であり、これ以下の温度では延伸することができない。
【００９７】
次に、図１９を参照すると、図は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のＴｇと融点Ｔｍとの間での温度変化にともなう結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴのそれぞれの結晶化速度の変化を表す。図１９において、８０℃から１１０℃前後のアモルファス状態にある結晶性ＰＥＴは１２０℃前後で急速に結晶化することが理解される。
【００９８】
また、図１８から明らかなように、結晶性ＰＥＴにおいては、空中高温の自由端一軸延伸による延伸可能倍率は、４．５〜５．５倍が上限となる。しかも、適用され得る延伸温度は、極めて限定的で、約９０℃から約１１０℃までの温度範囲である。
【００９９】
図２９に結晶性ＰＥＴを用いて空中高温の自由端一軸延伸を行った例を参考例１〜３として示す。これらは、いずれも、厚み２００μｍの結晶性ＰＥＴ基材に厚み７μｍのＰＶＡ層を製膜した積層体を、空中高温延伸することによって生成された、厚み３．３μｍの偏光膜である。それぞれの延伸温度には違いがあり、延伸温度は、参考例１が１１０℃、参考例２が１００℃、参考例３が９０℃である。ここで注目すべきは、延伸可能倍率である。参考例１の延伸倍率の限界は４．０倍であり、参考例２及び３は４．５倍である。最終的には積層体自体が破断したことによって、これらを越える延伸処理が不可能であった。しかしながら、この結果には、結晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層自体の延伸可能倍率が影響を及ぼしている可能性を否定することができない。
【０１００】
そこで図１８を参照すると、この図における破線は、ＰＶＡ系樹脂に属するＰＶＡの延伸可能倍率を表す。ＰＶＡ系樹脂のＴｇは７５〜８０℃であり、これ以下でＰＶＡ系樹脂からなる単層体を延伸することはできない。図１８から明らかなように、空中高温の自由端一軸延伸によると、ＰＶＡ系樹脂からなる単層体の延伸可能倍率は５．０倍を限度とする。このことにより、本発明者らは、以下のことを明らかにすることができた。それは、結晶性ＰＥＴ及びＰＶＡ系樹脂のそれぞれの延伸温度及び延伸可能倍率の関係から、結晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体の空中高温の自由端一軸延伸による延伸可能倍率は、９０〜１１０℃の延伸温度範囲において４．０〜５．０倍が限度であるということである。
【０１０１】
次に、非晶性ＰＥＴ基材上にＰＶＡ系樹脂層を塗布形成した積層体を、空中高温のもとで、自由端一軸延伸した事例を、以下の表１に比較例１及び２として示す。非晶性ＰＥＴ基材に延伸温度による限界はない。比較例１は、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材に製膜された７μｍ厚のＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、延伸温度を１３０℃に設定した空中高温の自由端一軸延伸によって生成された偏光膜である。このときの延伸倍率は４．０倍であった。
【０１０２】
表１を参照すると、比較例２は、比較例１と同様に、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材に製膜された７μｍ厚のＰＶＡ系樹脂層を、延伸倍率が４．５倍、５．０倍、６．０倍になるようにそれぞれを延伸することによって生成された偏光膜である。いずれの比較例においても、表１に示した通り、非晶性ＰＥＴ基材にフィルムの面内で延伸の不均一が生じるか、破断が生じ、一方で、延伸倍率４．５倍でＰＶＡ系樹脂層に破断が生じている。これにより、延伸温度１３０℃の空中高温延伸によるＰＶＡ系樹脂層の延伸倍率の限界が４．０倍であることを確認した。
【表１】
【０１０３】
参考例１〜３はいずれも、延伸温度に違いはあるが、結晶性ＰＥＴ基材にＰＶＡ系樹脂層を製膜した積層体に対し、４．０〜４．５倍の延伸処理を施すことによってＰＶＡ分子を配向させ、薄膜化したＰＶＡ系樹脂層に、ヨウ素を吸着させて着色積層体を生成したものである。具体的には、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ系樹脂層の単体透過率が４０〜４４％になるように、延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層にヨウ素を吸着させた。また薄膜化されたＰＶＡ系樹脂層へのヨウ素吸着量を調整することによって単体透過率Ｔと偏光度Ｐとを異にする種々の偏光膜を生成した。
【０１０４】
図２６を参照すると、図２６におけるライン１及びライン２は、本発明の光学的表示装置に使用される偏光膜に要求される光学特性を規定する線であり、偏光度Ｐと透過率Ｔの関係が、これらライン１、２より上にある偏光膜は、要求される光学特性を満足する。図２６では、これらライン１、２と対比して、参考例１〜３の偏光膜の光学特性を表している。図から分かるように、参考例１〜３の偏光膜は、いずれも、要求される光学特性を満足しない。その原因は、結晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層は、空中高温延伸によって、ある程度ＰＶＡ分子が配向されるが、その一方で、空中高温延伸は、ＰＶＡ分子の結晶化を促進し、非晶部分の配向を阻害しているものと推定される。
【０１０５】
そこで、本発明者らは、本発明に先立って、ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００１４６０に係る国際出願に開示される偏光膜及びその製造方法を開発した。これは、Ｔｇ以下の延伸温度であってもＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を延伸することができる、という水の可塑剤機能に着目した知見に基づいたものである。この方法により製造される偏光膜の一例を、ここでは比較例３とする。この方法によれば、ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体は、延伸倍率５．０倍まで延伸できる。
【０１０６】
本発明者らは、その後さらに研究を進め、延伸倍率の限界が５．０倍となる原因は、ＰＥＴ基材が結晶性ＰＥＴによるものであることを確認した。ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体はＴｇ以下のホウ酸水溶液で延伸されるため、ＰＥＴ基材が結晶性であるか非晶性であるかは延伸作用に大きく影響しないとの認識であったが、非晶性ＰＥＴを用いた場合には、積層体を延伸倍率５．５倍まで延伸できることを見出した。この場合、非晶性ＰＥＴを基材として使用し、比較例３に示す偏光膜の製造方法と同様の方法を適用する場合において、延伸倍率の限界が５．５倍であることの原因は、非結晶性のＰＥＴ基材による延伸倍率の制限が影響しているものと推定される。
【０１０７】
比較例１については、単体透過率Ｔと偏光度Ｐを異にする種々の偏光膜を生成した。図２６に、参考例１〜３とともに、それらの光学特性を示す。
【０１０８】
図２０は、本発明者らが、こうした研究結果を基に着想を得た、本発明の２段延伸における、空中高温延伸の延伸倍率と総合延伸倍率（以下、「総延伸倍率」という。）との関係を表したものである。横軸は、自由端一軸延伸による延伸温度１３０℃の空中延伸における延伸倍率である。縦軸の総延伸倍率は、以下に述べる自由端一軸空中高温延伸を含む２段階の延伸処理によって、空中高温延伸前の長さである元長を１として、最終的に元長が何倍延伸されたかを表す総延伸倍率である。例えば、延伸温度１３０℃の空中高温延伸による延伸倍率が２倍であって、次の延伸倍率が３倍であれば、総延伸倍率は６倍（２×３＝６）になる。空中高温延伸に続く第２段の延伸工程は、延伸温度６５℃のホウ酸水溶液中における自由端一軸延伸（以下、ホウ酸水溶液に浸漬させながら延伸する処理を「ホウ酸水中延伸」という。）である。この二つの延伸方法を組み合わせることによって、図２０に示す結果を得ることができた。
【０１０９】
図２０の実線は、非晶性ＰＥＴの延伸可能倍率を表している。非晶性ＰＥＴの総延伸倍率は、空中高温延伸せずに、直接ホウ酸水中延伸をした場合、すなわち空中高温延伸の倍率が１倍のときには、５．５倍が限度である。これ以上の延伸を行うと、非晶性ＰＥＴは破断する。しかしながら、この値は、非晶性ＰＥＴの最小延伸倍率に相当する。非晶性ＰＥＴの総延伸倍率は、空中高温延伸時の延伸倍率が大きくなるほど大きくなり、延伸可能倍率は、１０倍を越える。
【０１１０】
これに対して、図２０の破線は、非晶性ＰＥＴに製膜されたＰＶＡ系樹脂層の延伸可能倍率を表している。空中高温延伸せずに、直接ホウ酸水中延伸した場合には、ＰＶＡ系樹脂層の総延伸倍率は最大倍率を示す７倍である。しかしながら、空中高温延伸時の延伸倍率が大きくなるほどＰＶＡ系樹脂層の総延伸倍率は小さくなり、空中高温延伸時の延伸倍率が３倍の点では、ＰＶＡ系樹脂層の総合延伸倍率が６倍を下回る。ＰＶＡ系樹脂層の総合延伸倍率を６倍にしようとすると、ＰＶＡ系樹脂層が破断する。図２０から明らかなように、非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を延伸できなくなる原因は、空中高温の延伸倍率の大きさに応じて、非晶性ＰＥＴ基材に起因するものからＰＶＡ系樹脂層に起因するものに移る。因みに、ＰＶＡの空中延伸倍率は４倍までであり、それ以上は延伸不能である。この倍率が、ＰＶＡの総延伸倍率に相当するものと推定される。
【０１１１】
ここで、図２１を参照する。図２１は、結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴ、及びＰＶＡ系樹脂について、空中高温延伸とホウ酸水中延伸の２段延伸を行った場合における総延伸可能倍率を、空中高温延伸の延伸温度との関係で示すもので、実験に基づくデータに従って描かれたものである。図１８は、結晶性ＰＥＴと非晶性ＰＥＴ、及びＰＶＡ系樹脂について、空中高温延伸の延伸温度を横軸にとり、空中高温延伸の延伸可能倍率を縦軸とってに表すものである。図２１の図１８との違いは、横軸が２倍の空中高温延伸のときの延伸温度を横軸にとり、空中高温延伸とホウ酸水中延伸との総延伸可能倍率を縦軸とって表したことにある。
【０１１２】
本発明において使用される偏光膜の製造方法は、後述されるように、空中高温延伸とホウ酸水中延伸との２段階の延伸工程の組み合わせからなる。２段階延伸工程の組み合わせは、単純に想到できるものではない。本発明者らが長期間にわたって鋭意研究を重ねた結果、この組み合わせによって初めて、以下に述べる２つの技術的課題を同時に解決することができる、という驚くべき結果に到達するに至ったのである。熱可塑性樹脂基材にＰＶＡ系樹脂層を形成して延伸及び染色を行うことにより偏光膜を製造しようとする試みにおいては、これまで解決不能と考えられてきた２つの技術的課題が存在する。
【０１１３】
第１の技術的課題は、ＰＶＡ系樹脂の配向性の向上に影響をもつ延伸倍率及び延伸温度が、その上にＰＶＡ系樹脂を形成する熱可塑性樹脂基材によって大きく制約を受けることである。
【０１１４】
第２の技術的課題は、延伸倍率及び延伸温度の制約という問題を克服できても、ＰＶＡ系樹脂及び熱可塑性樹脂基材として使用されるＰＥＴなどでは、結晶性樹脂の結晶化と延伸可能性とが対立する物性であるため、ＰＶＡ系樹脂の延伸がＰＶＡ系樹脂の結晶化によって制限されることである。
【０１１５】
第１の課題は以下の通りである。熱可塑性樹脂基材を用いて偏光膜を製造する場合における制約は、図１８に示すように、延伸温度がＰＶＡ系樹脂のＴｇ（約７５〜８０℃）以上であり、延伸倍率が４．５〜５．０倍であるというＰＶＡ系樹脂の特性に起因する。熱可塑性樹脂基材として結晶性ＰＥＴを用いると、延伸温度が９０〜１１０℃にさらに限定される。積層体の空中高温延伸によって、その積層体に含まれる熱可塑性樹脂基材に形成されたＰＶＡ系樹脂層を薄膜化した偏光膜は、こうした制限を逃れ難いものと考えられてきた。
【０１１６】
そのため、本発明者らは、水の可塑剤機能に着目して、空中高温延伸に代わることができるホウ酸水中延伸方法を提示した。しかしながら、延伸温度が６０〜８５℃のホウ酸水中延伸によっても、結晶性ＰＥＴを用いると、延伸倍率の限界が５．０倍となり、非晶性ＰＥＴを用いた場合でも、延伸倍率の限界が５．５倍という、熱可塑性樹脂基材に起因する制約を逃れることができなかった。このことにより、ＰＶＡ分子の配向性向上が制限され、薄膜化された偏光膜の光学特性も限定される結果となった。これが第１の技術的課題である。
【０１１７】
第１の技術的課題の解決手段は、図２２によって説明することができる。図２２は、２つの関連図からなる。一つは、熱可塑性樹脂基材として用いられるＰＥＴの配向性を表す図であり、他の一つはＰＥＴの結晶化度を表す図である。いずれも横軸は、空中高温延伸とホウ酸水中延伸との総延伸倍率を表す。図２２の破線は、ホウ酸水中延伸単独による総延伸倍率を表す。ＰＥＴの結晶化度は、結晶性であるか非晶性であるかに関わりなく、延伸倍率が４〜５倍のところで急上昇する。そのため、ホウ酸水中延伸を適用した場合であっても、延伸倍率は、５倍又は５．５倍が限度であった。ここで配向性が上限となり、延伸張力が急上昇する。その結果、延伸不能となる。
【０１１８】
これに対して、図２２の実線は、延伸温度１１０℃で延伸倍率が２倍になるように空中高温の自由端一軸延伸を行い、次に延伸温度６５℃のホウ酸水中延伸を行った結果を示す。結晶性であるか非晶性であるかに関わりなく、ＰＥＴの結晶化度は、ホウ酸水中延伸単独の場合と異なり急上昇することはなかった。その結果、総延伸可能倍率は、７倍まで高めることができた。ここで配向性が上限となり延伸張力が急上昇する。これは、図２１から明らかなように、第１段の延伸方法として空中高温の自由端一軸延伸を採用した結果である。これに対して、後述されるように、延伸に際して延伸方向に直角な方向の収縮を拘束する、いわゆる固定端一軸延伸法による空中高温延伸を行うと、総延伸可能倍率を８．５倍にすることができる。
【０１１９】
図２２において、熱可塑性樹脂基材として用いられるＰＥＴの配向性と結晶化度との関係は、空中高温延伸による補助延伸によって、結晶性であるか非晶性であるかに関わりなくＰＥＴの結晶化を抑制できることを確認した。しかしながら、補助延伸温度とＰＥＴの配向性との関係を示す図２３を参照すると、熱可塑性樹脂基材として結晶性ＰＥＴを用いた場合、補助延伸後の結晶性ＰＥＴの配向性は、９０℃では０．３０以上、１００℃では０．２０以上、１１０℃でも０．１０以上である。ＰＥＴの配向性が０．１０以上になると、ホウ酸水溶液中における第２段目の延伸において、延伸張力が上昇し、延伸装置にかかる負荷が大きく、製造条件としては好ましくない。図２３は、熱可塑性樹脂基材としては非晶性ＰＥＴを用いるのが好ましいことを示しており、さらに、より好ましくは、配向関数が０．１０以下の非晶性ＰＥＴであり、さらに好ましくは０．０５以下の非晶性ＰＥＴであることを示唆するものである。
【０１２０】
図２３は、１．８倍の空中高温延伸における空中延伸温度と熱可塑性樹脂基材として用いられるＰＥＴの配向関数との関係を表した実験データである。図２３から明らかなように、ホウ酸水溶液中において延伸積層体を高倍率に延伸することが可能になる、配向関数が０．１０以下のＰＥＴは、非晶性ＰＥＴになる。特に、配向関数が０．０５以下になると、ホウ酸水溶液中における第２段目の延伸の際に、延伸装置に延伸張力が上昇するなどの大きな負荷をかけることなく、安定して高倍率に延伸することができる。この点は、図２９に実施例１〜１８及び参考例１〜３として示す例における配向関数値からも容易に理解できることである。
【０１２１】
第１の技術的課題を解決することによって、ＰＥＴ基材に起因する延伸倍率についての制約を取り払い、総延伸を高倍率化することによってＰＶＡ系樹脂の配向性を高めることができる。そのことにより、偏光膜の光学特性は、格段と改善される。ところが、本発明者らが達成した光学特性の改善は、これに止まるものではない。これは、第２の技術的課題を解決することによって達成される。
【０１２２】
第２の技術的課題は以下の通りである。ＰＶＡ系樹脂や熱可塑性樹脂基材としてのＰＥＴなどの結晶性樹脂の特徴の一つは、一般的に加熱や延伸配向によって高分子が配列して結晶化が進む性質を有することである。ＰＶＡ系樹脂の延伸は、結晶性樹脂であるＰＶＡ系樹脂の結晶化によって制限される。結晶化と延伸可能性とは対立する物性であり、ＰＶＡ系樹脂の結晶化の進展はＰＶＡ系樹脂の配向性を阻害する、というのが一般的な認識であった。これが第２の技術的課題である。この技術的課題を解決する手段は、図２４によって説明することができる。図２４は、２つの実験結果に基づき算出されたＰＶＡ系樹脂の結晶化度とＰＶＡ系樹脂の配向関数との関係を実線と破線とで表したものである。
【０１２３】
図２４の実線は、以下の試料のＰＶＡ系樹脂の結晶化度とＰＶＡ系樹脂の配向関数との関係を表したものである。試料は、まず、非晶性ＰＥＴ基材上に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を６個、同一の条件で生成した。準備した６個のＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、それぞれ異なる延伸温度８０℃，９５℃，１１０℃、１３０℃，１５０℃、及び１７０℃で、同一の延伸倍率１．８倍となるように、空中高温延伸によって延伸し、ＰＶＡ系樹脂層を含む延伸積層体を生成した。生成されたそれぞれの延伸積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層の結晶化度とＰＶＡ系樹脂の配向関数を測定及び解析した。測定方法及び解析方法の詳細は、後述する。
【０１２４】
図２４の破線は、実線の場合と同様に、以下の試料におけるＰＶＡ系樹脂の結晶化度とＰＶＡ系樹脂の配向関数との関係を表したものである。まず、非晶性ＰＥＴ基材上に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を６個、同一の条件で生成することにより、試料を準備した。準備した６つのＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、それぞれ異なる延伸倍率１．２倍、１．５倍、１．８倍、２．２倍、２．５倍、及び３．０倍となるように、同一の延伸温度１３０℃で、空中高温延伸によって延伸し、ＰＶＡ系樹脂層を含む延伸積層体を生成した。生成されたそれぞれの延伸積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層の結晶化度とＰＶＡ系樹脂の配向関数を後述の方法により測定及び解析した。
【０１２５】
図２４の実線によって、空中高温延伸の延伸温度を高く設定する方が、延伸積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層の配向性が向上することが分かる。また、図２４の破線によって、空中高温延伸の延伸倍率を高倍率に設定する方が、延伸積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層の配向性が向上することが分かる。第２段のホウ酸水中延伸前に、ＰＶＡ系樹脂の配向性を向上させておくこと、すなわちＰＶＡ系樹脂の結晶化度を高めておくことにより、結果としてホウ酸水中延伸後のＰＶＡ系樹脂の配向性も高くなる。さらにＰＶＡ系樹脂の配向性が高くなることで、結果としてポリヨウ素イオンの配向性も高くなることを、後述される実施例のＴ−Ｐグラフからも確認することができる。
【０１２６】
第１段の空中高温延伸の延伸温度を高く設定しておくか又は延伸倍率をより高倍率に設定しておくことによって、第２段のホウ酸水中延伸によって生成されたＰＶＡ系樹脂層のＰＶＡ分子の配向性を、より高めることができる、という予期しない優れた結果を得た。
【０１２７】
図２４に示すＰＶＡ系樹脂の結晶化度（横軸）を参照する。ＰＶＡ系樹脂層を含む延伸積層体の染色のための水溶液に浸漬する着色工程において、ＰＶＡ系樹脂層の溶解などの不具合を生じさせることなく着色積層体を生成するためには、少なくともＰＶＡ系樹脂層の結晶化度が２７％以上であることが好ましい。そのことによりＰＶＡ系樹脂層を溶解させることなく、ＰＶＡ系樹脂層を染色することができる。またＰＶＡ系樹脂層の結晶化度を３０％以上に設定することにより、ホウ酸水溶液中における延伸温度をより高温にすることができる。そのことにより着色積層体の安定した延伸を可能とし、偏光膜を安定的に作製することができる。
【０１２８】
一方、ＰＶＡ系樹脂層の結晶化度が３７％以上になると、染色性が低く染色濃度を濃くしなければならず、使用材料も増加し、染色時間がかかり、生産性が低下するおそれがでてくる。またＰＶＡ系樹脂層の結晶化度が４０％以上になると、ホウ酸水溶液中での延伸処理においてＰＶＡ系樹脂層が破断するなどの不具合が生じるおそれもでてくる。したがって、ＰＶＡ系樹脂の結晶化度は、２７％以上で４０％以下となるように設定されることが好ましい。より好ましくは、３０％以上で３７％以下に設定することである。
【０１２９】
次に、図２４のＰＶＡ系樹脂層の配向関数（縦軸）を参照する。非晶性ＰＥＴの樹脂基材を用いて高機能の偏光膜を作製するためには、少なくともＰＶＡ系樹脂層の配向関数が０．０５以上であることが好ましい。また、ＰＶＡ系樹脂層の配向性が０．１５以上になると、ＰＶＡ系樹脂層を含む着色積層体に対するホウ酸水溶液中における延伸倍率を下げることができる。そのことにより広幅の偏光膜の作製が可能になる。
【０１３０】
一方、ＰＶＡ系樹脂層の配向関数が０．３０以上になると、染色性が低く染色濃度を濃くしなければならず、使用材料も増加し、染色時間がかかり、生産性が低下するおそれがでてくる。またＰＶＡ系樹脂層の配向関数が０．３５以上になると、ホウ酸水溶液中における延伸処理においてＰＶＡ系樹脂層が破断するなどの不具合が生じるおそれがでてくる。したがって、ＰＶＡ系樹脂層の配向関数は、０．０５以上で０．３５以下となるように設定されることが好ましい。より好ましくは、０．１５以上で０．３０以下に設定することである。
【０１３１】
第１の技術的課題の解決手段は、非晶性ＰＥＴ基材に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、予め第１段の空中高温延伸によって予備的又は補助的に延伸しておくことによって、第２段のホウ酸水中延伸によって非晶性ＰＥＴ基材の延伸倍率に制限されることなく、ＰＶＡ系樹脂層を高倍率に延伸することが可能となり、そのことによりＰＶＡの配向性が十分に向上する、というものである。
【０１３２】
また、第２の技術的課題の解決手段は、予め第１段の空中高温延伸の延伸温度を予備的又は補助的により高い温度に設定しておくか又は延伸倍率を予備的又は補助的により高倍率に設定しておくことであり、これによって、第２段のホウ酸水中延伸によって生成されたＰＶＡ系樹脂層のＰＶＡ分子の配向性をより高めるという予期せざる結果がもたらされた。いずれの場合においても、第１段の空中高温延伸が第２段のホウ酸水中延伸に対する予備的又は補助的な空中延伸手段として位置付けることができる。以下、「第１段の空中高温延伸」を第２段のホウ酸水中延伸と対比して「空中補助延伸」という。
【０１３３】
「空中補助延伸」を行うことによる、特に第２の技術的課題の解決メカニズムについて、以下のように推定することができる。空中補助延伸を高温にするか又は高倍率にするほど、図２４で確認したように、空中補助延伸後のＰＶＡ系樹脂の配向性が向上する。これは、高温又は高倍率であるほどＰＶＡ系樹脂の結晶化が進みながら延伸されるため、部分的に架橋点ができながら延伸されることが要因であると推定される。結果としてＰＶＡ系樹脂の配向性が向上していることになる。予めホウ酸水中延伸前に空中補助延伸によりＰＶＡ系樹脂の配向性を向上させておくことで、ホウ酸水溶液に浸漬した時に、ホウ酸がＰＶＡ系樹脂と架橋し易くなり、ホウ酸が結節点となりながら延伸されるものと推定される。結果としてホウ酸水中延伸後もＰＶＡ系樹脂の配向性が高くなる。
【０１３４】
以上を総合すると、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段延伸工程で延伸を行うことによって、厚みが１０μｍ以下であり、単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐで表される光学特性が、次式
Ｐ＞―（１０0.929T―42.4―１）×１００（ただし、Ｔ＜４２．３）、及び
Ｐ≧９９．９（ただし、Ｔ≧４２．３）
の条件を満足するように構成された偏光膜を得ることができる。二色性物質は、ヨウ素又はヨウ素と有機染料の混合物のいずれでもよい。
【０１３５】
単体透過率をＴ、偏光度をＰとしたときの光学特性値がこの不等式によって表される範囲にある偏光膜は、一義的には、大型表示素子を用いた液晶テレビ用の表示装置として求められる性能を有する。具体的には、コントラスト比が１０００：１以上で、最大輝度が５００ｃｄ／ｍ2以上の光学的表示装置を製造することができる。ここでは、これを「要求性能」という。この偏光膜は、有機ＥＬ表示パネルの視認側に貼り合される光学機能フィルム積層体に用いることもできる。
【０１３６】
液晶表示パネルに用いられる場合には、バックライト側と視認側のいずれか一方の側に配置される偏光膜の偏光性能が、少なくともこの光学的特性を満足する偏光膜でなければならない。また、バックライト側と視認側のいずれか一方の側の偏光膜として偏光度Ｐが９９．９％以下の偏光膜を用いた場合には、他方の片側偏光膜として、偏光性能がいかに優れた偏光膜を用いても、要求性能を達成することが困難になる。
【０１３７】
次に、図１を参照する。図１は、非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材の厚み及びＰＶＡ系樹脂層の塗工厚(偏光膜厚）が何らかの不具合を生じる原因になるかどうかを検証した結果を示すものである。図１において、横軸は熱可塑性樹脂基材の厚みをμｍで表し、縦軸は該基材上に塗工されたＰＶＡ系樹脂層の厚みを表す。縦軸において、括弧内の数字は、基材上のＰＶＡ系樹脂層が延伸され、染色されて偏光膜となった時の厚みを表す。図１に示したように、基材の厚みがＰＶＡ系樹脂層の厚みの５倍以下では、搬送性に問題が生じることが懸念され、不具合の原因となる可能性がある。また一方、延伸され、染色されて偏光膜となった時の厚みが１０μｍ以上になると、偏光膜のクラック耐久性に問題が生じることが懸念される。
【０１３８】
熱可塑性樹脂基材としては、非晶性エステル系のものが好ましく、この種の熱可塑性樹脂基材としては、イソフタル酸を共重合させた共重合ポリエチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノールを共重合させた共重合ポリエチレンテレフタレート又は他の共重合ポリエチレンテレフタレートを含む非晶性ポリエチレンテレフタレートを挙げることができる。基材は、透明樹脂とすることができる。
【０１３９】
ポリビニルアルコール系樹脂に染色させる二色性物質は、ヨウ素又はヨウ素と有機染料の混合物であることが好ましい。
【０１４０】
本発明においては、熱可塑性樹脂基材のＰＶＡ系樹脂層が製膜されていない面に、粘着剤層を介してセパレータを剥離自在に積層することができる。この場合には、熱可塑性樹脂基材、例えば非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材を偏光膜の保護フィルムとして機能させることができ、そのためには、樹脂基材は光学的に透明でなければならない。
【０１４１】
本発明の別の形態として、熱可塑性樹脂基材、例えば非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材のＰＶＡ系樹脂層が製膜されていない面に、光学機能フィルムを貼り合せ、該光学機能フィルムの上に粘着剤層を形成し、該粘着剤層を介してセパレータを剥離自在に積層するようにした光学機能フィルム積層体を生成することができる。この場合において、光学機能フィルムを、面内ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとしてとき、これら屈折率がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する、３次元屈折率異方性をもった２軸性位相差フィルムとすることが好ましい。
【０１４２】
上述した図１から分かるように、熱可塑性樹脂基材、例えば非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材の厚みは、製膜されるＰＶＡ系樹脂層の厚みの６倍以上であることが好ましく、７倍以上であることがより好ましい。ＰＶＡ系樹脂層に対する非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材の厚みが７倍以上であれば、製造工程の搬送時にフィルム強度が弱く破断するような搬送性、液晶ディスプレイのバックライト側と視認側のいずれか一方の片側偏光膜として用いられる際の偏光膜のカール性や転写性などの不具合は生じない。
【０１４３】
非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材は、配向関数を０．１０以下に設定した、空中高温延伸処理したイソフタル酸を共重合させた共重合ポリエチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノールを共重合させた共重合ポリエチレンテレフタレート又は他の共重合ポリエチレンテレフタレートを含む非晶性ポリエチレンテレフタレートであることであることが好ましく、また透明樹脂とすることができる。
【０１４４】
ここでさらに、熱可塑性樹脂基材を用いて、ＰＶＡ系樹脂からなる偏光膜を製造する本発明の方法を実施する場合において、ＰＶＡ系樹脂を不溶化する不溶化方法が、重要な技術的課題の一つに位置付けられることについて、以下に述べる。
【０１４５】
熱可塑性樹脂基材上に製膜されたＰＶＡ系樹脂層を延伸する場合において、延伸中間生成物又は延伸された積層体に含まれるＰＶＡ系樹脂層を染色液に溶解させることなく、ヨウ素をＰＶＡ系樹脂層に吸着させることは決して容易なことではない。偏光膜の製造において、薄膜化されたＰＶＡ系樹脂層にヨウ素を吸着させることは、必須の工程である。通常の染色工程においては、ヨウ素濃度が０．１２〜０．２５重量％の範囲にあるヨウ素濃度の異なる複数の染色液を用い、浸漬時間を一定にすることよってＰＶＡ系樹脂層へのヨウ素吸着量を調整している。こうした通常の染色処理は、偏光膜を製造する場合には、ＰＶＡ系樹脂層が溶解されるため染色不能になる。ここでは、濃度とは、全溶液量に対する配合割合のことをいう。また、ヨウ素濃度とは、全溶液量に対するヨウ素の配合割合のことをいい、例えば、ヨウ化カリウムなどのヨウ化物として加えられたヨウ素の量は含まない。本明細書の以下においても、濃度及びヨウ素濃度という用語は同様の意味で用いる。
【０１４６】
この技術的課題は、図６に示した実験結果から明らかなように、二色性物質であるヨウ素の濃度を、０．３重量％又はそれ以上にすることによって解決できる。具体的には、ＰＶＡ系樹脂層からなる延伸中間生成物を含む積層体を、ヨウ素濃度の異なる染色液を用いて染色し、その浸漬時間を調整することによって、着色中間生成物を含む着色積層体を生成し、ホウ酸水中延伸によって種々の偏光性能を有するそれぞれの偏光膜を生成することができる。
【０１４７】
ここで、図７を参照する。図７は、ヨウ素濃度を、それぞれ０．２重量％、０．５重量％、１．０重量％に調整した偏光膜の偏光性能に有意差はないことを示すものである。ちなみに、着色中間生成物を含む着色積層体の生成において、安定して、均一性に優れた着色を実現するためには、ヨウ素濃度を濃くして僅かな浸漬時間で染色するよりは、薄くして安定した浸漬時間を確保することができるようにするのが好ましい。
【０１４８】
図８を参照すると、本発明の方法を実施する場合における２つの異なる不溶化（以下、「第１及び第２の不溶化」という）が、いずれも最終的に製造される偏光膜の光学特性にも影響を与えることが示される。図８は、薄膜化されたＰＶＡ系樹脂層に対する第１及び第２の不溶化の作用の分析結果とみることができる。図８は、大型表示素子を用いた液晶テレビ用の表示装置として求められる要求性能を満たす４つの実施例１〜４に基づいて製造されたそれぞれの偏光膜の光学特性を示すものである。
【０１４９】
実施例１は、第１及び第２の不溶化工程を経ることなく製造された偏光膜の光学特性である。これに対して、実施例２は、第１の不溶化工程を行わず、第２の不溶化処理のみを行った偏光膜、実施例３は、第２の不溶化工程を行わず、第１の不溶化処理のみを行った偏光膜、実施例４は、第１及び第２の不溶化処理が行われた偏光膜の、それぞれの光学特性を示すものである。
【０１５０】
本発明の実施態様において、第１及び第２の不溶化工程を経ることなく要求性能を満たす偏光膜を製造することができる。しかしながら、図８から明らかなように、実施例１の不溶化処理が施されていない偏光膜の光学特性は、実施例２〜４のいずれの偏光膜の光学特性よりも低い。それぞれの光学特性値を比較すると、実施例１＜実施例３＜実施例２＜実施例４の順に光学特性が高くなる。実施例１及び実施例３においては、いずれも、染色液のヨウ素濃度を０．３重量％に設定し、ヨウ化カリウム濃度を２．１重量％に設定した染色液を用いた。これに対して、実施例２及び実施例４においては、ヨウ素濃度を０．１２〜０．２５重量％に設定し、ヨウ化カリウム濃度０．８４〜１．７５重量％の範囲内で変化させた複数の染色液を用いた。実施例１及び実施例３のグループと実施例２及び実施例４のグループとの顕著な違いは、前者の着色中間生成物には不溶化処理が施されていないが、後者の着色中間生成物には不溶化処理が施されていることである。実施例４においては、染色処理前の延伸中間生成物のみならず、ホウ酸処理前の着色中間生成物に対しても不溶化処理が施されている。第１及び第２の不溶化処理によって、偏光膜の光学特性を一段と向上させることができた。
【０１５１】
偏光膜の光学特性を向上させるメカニズムは、図７から分かるように、染色液のヨウ素濃度によるものでない。第１及び第２の不溶化処理による効果である。この知見は、本発明の製造方法における第３の技術的課題とその解決手段として位置付けることができる。
【０１５２】
本発明の実施態様において、第１の不溶化は、延伸中間生成物（又は延伸積層体）に含まれる薄膜化されたＰＶＡ系樹脂層を溶解させないようにする処理である。これに対して、架橋工程に含まれる第２の不溶化は、後工程の液温７５℃のホウ酸水中延伸において着色中間生成物（又は着色積層体）に含まれるＰＶＡ系樹脂層に着色されたヨウ素を溶出させないようにする着色安定化と、薄膜化されたＰＶＡ系樹脂層を溶解させない不溶化とを含む処理である。
【０１５３】
ところが、第２不溶化工程を省くと、液温７５℃のホウ酸水中延伸においては、ＰＶＡ系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出が進み、そのことによりＰＶＡ系樹脂層の溶解も進む。ヨウ素の溶出及びＰＶＡ系樹脂層の溶解を回避することは、ホウ酸水溶液の液温を下げることによって対応することができる。例えば、液温６５℃を下回るホウ酸水溶液に着色中間生成物（又は着色積層体）を浸漬しながら延伸する必要がある。しかしながら、結果として水の可塑剤機能が十分に発揮されないため、着色中間生成物（又は着色積層体）に含まれるＰＶＡ系樹脂層の軟化は、十分には得られない。すなわち、延伸性能が低下するため、ホウ酸水中延伸の過程で着色中間生成物（又は着色積層体）が破断することになる。当然のことであるが、ＰＶＡ系樹脂層の所定の総延伸倍率が得られないことにもなる。
【０１５４】
以下に、図を参照して本発明に使用される偏光膜の製造方法の例を説明する。
［製造工程の概要］
図９を参照すると、図９は、不溶化処理工程を有しない、偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程の概要図である。ここでは、上述した実施例１に基づく偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造方法について概説する。
【０１５５】
非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材として、イソフタル酸を６ｍｏｌ％共重合させたイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート（以下、「非晶性ＰＥＴ」という）の連続ウェブの基材を作製した。ガラス転移温度が７５℃の連続ウェブの非晶性ＰＥＴ基材１と、ガラス転移温度が８０℃のＰＶＡ層２とを含む積層体７を以下のように作製した。
【０１５６】
［積層体作製工程（Ａ）］
まず、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材１と、重合度１０００以上、ケン化度９９％以上のＰＶＡ粉末を水に溶解した４〜５％濃度のＰＶＡ水溶液とを準備した。次に、塗工手段２１と乾燥手段２２及び表面改質処理装置２３を備えた積層体作製装置２０において、２００μｍ厚の非晶性ＰＥＴ基材１にＰＶＡ水溶液を塗布し、５０〜６０℃の温度で乾燥し、非晶性ＰＥＴ基材１に７μｍ厚のＰＶＡ層２を製膜した。後述するように、このＰＶＡ層の厚みは、適宜変更することができる。以下、このようにして得られた積層体を「非晶性ＰＥＴ基材にＰＶＡ層が製膜された積層体７」、「ＰＶＡ層を含む積層体７」、又は単に「積層体７」という。
【０１５７】
ＰＶＡ層を含む積層体７は、空中補助延伸及びホウ酸水中延伸の２段延伸工程を含む以下の工程を経て、最終的に３μｍ厚の偏光膜３として製造される。本発明は、厚みが１０μｍ以下の偏光膜を使用するものであるが、ＰＥＴ基材１上に製膜されるＰＶＡ系樹脂層の厚みを適宜変更することによって、厚み１０μｍ以下の任意の厚みの偏光膜を作成することができる。
【０１５８】
［空中補助延伸工程（Ｂ）］
第１段の空中補助延伸工程（Ｂ）によって、７μｍ厚のＰＶＡ層２を含む積層体７を非晶性ＰＥＴ基材１と一体に延伸し、５μｍ厚のＰＶＡ層２を含む「延伸積層体８」を生成した。具体的には、オーブン３３内に延伸手段３１が配備された空中補助延伸処理装置３０において、７μｍ厚のＰＶＡ層２を含む積層体７を１３０℃の延伸温度環境に設定されたオーブン３３内で延伸手段３１に通し、延伸倍率が１．８倍になるように、自由端一軸延伸し、延伸積層体８を生成した。この段階で、オーブン３０に併設させた巻取装置３２に巻き取って延伸積層体８のロール８’を製造することができる。
【０１５９】
ここで、自由端延伸と固定端延伸について概説する。長尺フィルムを搬送方向に延伸すると、延伸する方向に対して垂直方向すなわち幅方向にフィルムが収縮する。自由端延伸は、この収縮を抑制することなく延伸する方法をいう。また、縦一軸延伸とは、縦方向にのみに延伸する延伸方法のことである。自由端一軸延伸は、一般に延伸方向に対して垂直方向に起こる収縮を抑制しながら延伸する固定端一軸延伸と対比されるものである。この自由端一軸の延伸処理によって、積層体７に含まれる７μｍ厚のＰＶＡ層２は、ＰＶＡ分子が延伸方向に配向された５μｍ厚のＰＶＡ層２になる。
【０１６０】
［染色工程（Ｃ）］
次に、染色工程(Ｃ）によって、ＰＶＡ分子が配向された５μｍ厚のＰＶＡ層２に二色性物質のヨウ素を吸着させた着色積層体９を生成した。具体的には、染色液４１の染色浴４２を備えた染色装置４０において、染色装置４０に併設されたロール８’を装着した繰出装置４３から繰り出される延伸積層体８を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液４１に、最終的に生成される偏光膜３を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体８の配向されたＰＶＡ層２にヨウ素を吸着させた着色積層体９を生成した。
【０１６１】
本工程において、染色液４１は、延伸積層体８に含まれるＰＶＡ層２を溶解させないようにするため、ヨウ素濃度が０．３０重量％である水溶液とした。また、染色液４１は、ヨウ素を水に溶解させるためのヨウ化カリウム濃度が２．１重量％になるように調整した。ヨウ素とヨウ化カリウムの濃度の比は１対７である。より詳細には、ヨウ素濃度０．３０重量％、ヨウ化カリウム濃度２．１重量％の染色液４１に延伸積層体８を６０秒間浸漬することによって、ＰＶＡ分子が配向された５μｍ厚のＰＶＡ層２にヨウ素を吸着させた着色積層体９を生成した。実施例１においては、ヨウ素濃度０．３０重量％、ヨウ化カリウム濃度２．１重量％の染色液４１への延伸積層体８の浸漬時間を変えることによって、最終的に生成される偏光膜３の単体透過率を４０〜４４％になるようにヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする種々の着色積層体９を生成した。
【０１６２】
［ホウ酸水中延伸工程（Ｄ）］
第２段のホウ酸水中延伸工程によって、ヨウ素を配向させたＰＶＡ層２を含む着色積層体９をさらに延伸し、３μｍ厚の偏光膜３を構成するヨウ素を配向させたＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体１０を生成した。具体的には、ホウ酸水溶液５１のホウ酸浴５２と延伸手段５３を備えたホウ酸水中延伸処理装置５０において、染色装置４０から連続的に繰り出された着色積層体９をホウ酸とヨウ化カリウムを含む液温６５℃の延伸温度環境に設定されたホウ酸水溶液５１に浸漬し、次にホウ酸水中処理装置５０に配備された延伸手段５３に通し、延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸することによって、光学フィルム積層体１０を生成した。
【０１６３】
より詳細には、ホウ酸水溶液５１は、水１００重量％に対してホウ酸を４重量％含み、水１００重量％に対してヨウ化カリウムを５重量％含むように調整した。本工程においては、ヨウ素吸着量を調整した着色積層体９を、まず５〜１０秒間ホウ酸水溶液５１に浸漬した。次いで、その着色積層体９をそのままホウ酸水中処理装置５０の延伸手段５３である周速の異なる複数の組のロール間に通し、３０〜９０秒かけて延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸した。この延伸処理によって、着色積層体９に含まれるＰＶＡ層は、吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向した３μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。このＰＶＡ層が光学フィルム積層体１０の偏光膜３を構成する。
【０１６４】
以上のように実施例１においては、非晶性ＰＥＴ基材１に７μｍ厚のＰＶＡ層２が製膜された積層体７を延伸温度１３０℃で空中補助延伸して延伸積層体８を生成し、次に、延伸積層体８を染色して着色積層体９を生成し、さらに着色積層体９を延伸温度６５度でホウ酸水中延伸して、総延伸倍率が５．９４倍になるように非晶性ＰＥＴ基材と一体に延伸された３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体１０を生成した。このような２段延伸によって、非晶性ＰＥＴ基材１に製膜されたＰＶＡ層２においてＰＶＡ分子が高次に配向され、染色によって吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向された偏光膜３を構成する３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体１０を生成することができた。好ましくは、これに続く洗浄、乾燥、転写工程によって、生成された光学フィルム積層体１０は完成する。洗浄工程（Ｇ）、乾燥工程（Ｈ）、さらに転写工程（Ｉ）についての詳細は、不溶化処理工程を組み込んだ実施例４に基づく製造工程と併せて説明する。
【０１６５】
［他の製造工程の概要］
図１０を参照すると、図１０は、不溶化処理工程を有する、偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程の概要図である。ここでは、実施例４に基づく偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造方法について概説する。図１０から明らかなように、実施例４に基づく製造方法は、染色工程前の第１不溶化工程とホウ酸水中延伸工程前の第２不溶化を含む架橋工程とが、実施例１に基づく製造工程に組み込まれた製造工程を想定すればよい。本工程に組み込まれた、積層体の作成工程（Ａ）、空中補助延伸工程（Ｂ）、染色工程（Ｃ）、及びホウ酸水中延伸工程（Ｄ）は、ホウ酸水中延伸工程用のホウ酸水溶液の液温の違いを除き、実施例１に基づく製造工程と同様である。この部分の説明は簡略化し、専ら、染色工程前の第１不溶化工程とホウ酸水中延伸工程前の第２不溶化を含む架橋工程とについて、説明する。
【０１６６】
［第１不溶化工程（Ｅ）］
第１不溶化工程は、染色工程（Ｃ）前の不溶化工程（Ｅ）である。実施例１の製造工程と同様に、積層体の作成工程（Ａ）において、非晶性ＰＥＴ基材１に７μｍ厚のＰＶＡ層２が製膜された積層体７を生成し、次に、空中補助延伸工程（Ｂ）において、７μｍ厚のＰＶＡ層２を含む積層体７を空中補助延伸し、５μｍ厚のＰＶＡ層２を含む延伸積層体８を生成した。次に、第１不溶化工程（Ｅ）において、ロール８’を装着した繰出装置４３から繰り出される延伸積層体８に不溶化処理を施し、不溶化された延伸積層体８’’を生成した。当然のことながら、この工程で不溶化された延伸積層体８’’は、不溶化されたＰＶＡ層２を含む。以下、これを「不溶化された延伸積層体８’’」という。
【０１６７】
具体的には、ホウ酸不溶化水溶液６１を備えた不溶化処理装置６０において、延伸積層体８を液温３０℃のホウ酸不溶化水溶液６１に３０秒間浸漬する。この工程に用いられるホウ酸不溶化水溶液６１は、水１００重量％に対してホウ酸を３重量％含む（以下、「ホウ酸不溶化水溶液」という。）ものである。この工程は、少なくとも直後の染色工程（Ｃ）において、延伸積層体８に含まれる５μｍ厚のＰＶＡ層を溶解させないための不溶化処理を施すことを目的とする。
【０１６８】
延伸積層体８は、不溶化処理された後に、染色工程（Ｃ）に送られる。この染色工程（Ｃ）においては、実施例１の場合と異なり、０．１２〜０．２５重量％の範囲でヨウ素濃度を変化させた複数の染色液を準備した。これらの染色液を用いて、不溶化された延伸積層体８’’の染色液への浸漬時間を一定にし、最終的に生成される偏光膜の単体透過率を４０〜４４％になるようにヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする種々の着色積層体９を生成した。ヨウ素濃度が０．１２〜０．２５重量％の染色液に浸漬しても、不溶化された延伸積層体８’’に含まれるＰＶＡ層が溶解することはなかった。
【０１６９】
［第２不溶化を含む架橋工程（Ｆ）］
以下に説明する架橋工程（Ｆ）は、以下の目的からみて、第２不溶化工程を含むものということができる。架橋工程は、第１に、後工程のホウ酸水中延伸工程（Ｄ）において、着色積層体９に含まれるＰＶＡ層を溶解させないようにする不溶化と、第２に、ＰＶＡ層に着色されたヨウ素を溶出させないようにする着色安定化と、第３に、ＰＶＡ層の分子同士を架橋することによって結節点を生成する結節点の生成とを達成するもので、第２不溶化は、この第１と第２の結果を実現するものである。
【０１７０】
架橋工程（Ｆ）は、ホウ酸水中延伸工程（Ｄ）の前工程として行われる。染色工程（Ｃ）において生成された着色積層体９に架橋処理を施すことによって、架橋された着色積層体９’が生成される。架橋された着色積層体９’は、架橋されたＰＶＡ層２を含む。具体的には、ホウ酸とヨウ化カリウムとからなる水溶液（以下、「ホウ酸架橋水溶液」という）７１を収容する架橋処理装置７０において、着色積層体９を４０℃のホウ酸架橋水溶液７１に６０秒間浸漬し、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層のＰＶＡ分子同士を架橋することによって、架橋された着色積層体９’が生成される。この工程で使用されるホウ酸架橋水溶液は、水１００重量％に対してホウ酸を３重量％含み、水１００重量％に対してヨウ化カリウムを３重量％含む。
【０１７１】
ホウ酸水中延伸工程（Ｄ）において、架橋された着色積層体９’を７５℃のホウ酸水溶液に浸漬し、延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸することによって、光学フィルム積層体１０が生成される。この延伸処理によって、着色積層体９’に含まれるヨウ素を吸着させたＰＶＡ層２は、吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向した３μｍ厚のＰＶＡ層２へと変化する。このＰＶＡ層が、光学フィルム積層体１０の偏光膜３を構成する。
【０１７２】
実施例４においては、まず、非晶性ＰＥＴ基材１に７μｍ厚のＰＶＡ層２が製膜された積層体７を生成し、次に、積層体７を延伸温度１３０℃の空中補助延伸によって延伸倍率が１．８倍になるように自由端一軸延伸し、延伸積層体８を生成した。生成された延伸積層体８を液温３０℃のホウ酸不溶化水溶液６１に３０秒間浸漬することによって延伸積層体に含まれるＰＶＡ層を不溶化した。これが不溶化された延伸積層体８’’である。不溶化された延伸積層体８’’を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって、不溶化されたＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体９を生成した。ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体９を４０℃のホウ酸架橋水溶液７１に６０秒間浸漬し、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層のＰＶＡ分子同士を架橋した。これが架橋された着色積層体９’である。架橋された着色積層体９’をホウ酸とヨウ化カリウムを含む液温７５℃のホウ酸水中延伸溶５１に５〜１０秒間浸漬し、次いで、ホウ酸水中延伸によって延伸倍率が３．３倍になるように自由端一軸に延伸し、光学フィルム積層体１０を生成した。
【０１７３】
このように、実施例４は、空中高温延伸及びホウ酸水中延伸からなる２段延伸と、染色浴への浸漬に先立つ不溶化及びホウ酸水中延伸に先立つ架橋からなる前処理によって、非晶性ＰＥＴ基材１上に製膜されたＰＶＡ層２におけるＰＶＡ分子が高次に配向され、染色によってＰＶＡ分子に確実に吸着されたヨウ素がポリヨウ素イオン錯体として一方向に高次に配向された偏光膜を構成する３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体１０を安定的に生成することができた。
【０１７４】
［洗浄工程（Ｇ）］
実施例１又は４の着色積層体９又は架橋された着色積層体９’は、ホウ酸水中延伸工程（Ｄ）において延伸処理され、ホウ酸水溶液５１から取り出される。取り出された偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０は、好ましくは、そのまま、洗浄工程（Ｇ）に送られる。洗浄工程（Ｇ）は、薄型高性能偏光膜３の表面に付着した不要残存物を洗い流すことを目的とする。洗浄工程（Ｇ）を省き、取り出された偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０を直接乾燥工程（Ｈ）に送り込むこともできる。しかしながら、この洗浄処理が不十分であると、光学フィルム積層体１０の乾燥後に薄型高性能偏光膜３からホウ酸が析出することもある。具体的には、光学フィルム積層体１０を洗浄装置８０に送り込み、薄型高性能偏光膜３のＰＶＡが溶解しないように、液温３０℃のヨウ化カリウムを含む洗浄液８１に１〜１０秒間浸漬する。洗浄液８１中のヨウ化カリウム濃度は、０．５〜１０重量％程度である。
【０１７５】
［乾燥工程（Ｈ）］
洗浄された光学フィルム積層体１０は、乾燥工程（Ｈ）に送られ、ここで乾燥される。次いで、乾燥された光学フィルム積層体１０は、乾燥装置９０に併設された巻取装置９１によって、連続ウェブの光学フィルム積層体１０として巻き取られ、薄型高性能偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０のロールが生成される。乾燥工程（Ｈ）として、任意の適切な方法、例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥を採用することができる。実施例１及び実施例４はいずれにおいても、オーブンの乾燥装置９０において、６０℃の温風で、２４０秒間、乾燥を行った。
【０１７６】
［貼合せ／転写工程（Ｉ）］
本発明は、上述したように、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段階延伸工程で延伸されることにより、光学特性が上述の所望の条件を満足するように構成された、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光膜を使用する光学的表示装置を提供するものである。
【０１７７】
この光学的表示装置を形成するために、例えば非晶性ＰＥＴ基材のような熱可塑性樹脂基材上に製膜された、厚み１０μｍ以下の、例えば上述した実施例により製造された厚み３μｍの偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０が、光学フィルム積層体１０のロールとして準備され、貼合せ／転写工程（Ｉ）において、ロールから繰り出された光学フィルム積層体１０に対し、以下のような貼合せ処理と転写処理とを同時に行うことができる。
【０１７８】
製造される偏光膜３の厚みは、延伸による薄膜化によって１０μｍ以下、通常は、僅か２〜５μｍ程度にすぎない状態にされる。このような薄い偏光膜３を単層体として扱うことは難しい。従って、偏光膜３は、該偏光膜が製膜された熱可塑性機材、例えば非晶性ＰＥＴ基材上にそのまま残された状態で、光学フィルム積層体１０として扱うか、又は、他の光学機能フィルム４に貼合せ／転写することによって光学機能フィルム積層体１１として扱うことになる。
【０１７９】
図９及び図１０に示す貼合せ／転写工程（Ｉ）においては、連続ウェブの光学フィルム積層体１０に含まれる偏光膜３と、別に準備される光学機能フィルム４とを貼合せながら巻き取り、その巻き取り工程において、偏光膜３を光学機能フィルム４に転写しながら非晶性ＰＥＴ基材を剥離することによって、光学機能フィルム積層体１１が生成される。具体的には、貼合せ／転写装置１００に含まれる繰出／貼合せ装置１０１によって光学フィルム積層体１０がロールから繰り出され、繰り出された光学フィルム積層体１０の偏光膜３が、巻取／転写装置１０２によって光学機能フィルム４に転写され、その過程で、偏光膜３が基材１から剥離されて、光学機能フィルム積層体１１が生成される。
【０１８０】
乾燥工程（Ｈ）において巻取装置９１によってロール状に巻き取られたた光学フィルム積層体１０、或いは貼合せ／転写工程（Ｉ）によって生成される光学機能フィルム積層体１１は、種々異なる形態とすることができる。
【０１８１】
［様々な製造条件による偏光膜の光学特性］
（１）不溶化工程による偏光膜の光学特性の向上（実施例１〜４）
すでに図８を用いて説明した通り、実施例１〜４に基づいて製造されたそれぞれの偏光膜は、いずれも上述した技術的課題を克服するものであり、これらの光学特性は、大型表示素子を用いた液晶テレビ用の光学的表示装置として求められる要求性能を満たすものである。さらに、図８から明らかなように、実施例１の不溶化処理が施されていない偏光膜の光学特性は、第１不溶化処理及び／又は第２不溶化処理が施された実施例２〜４の偏光膜の光学特性のいずれよりも低い。それぞれの光学特性を比較すると、（実施例１）＜（第１不溶化処理のみが施された実施例３）＜（第２不溶化処理のみが施された実施例２）＜（第１及び第２不溶化処理が施された実施例４）の順に光学特性が高くなる。偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程に加えて、第１及び／又は第２不溶化工程を有する製造方法によって製造された偏光膜は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。
【０１８２】
（２）ＰＶＡ系樹脂層の厚みによる偏光膜の光学特性への影響（実施例５）
実施例４においては、厚み７μｍのＰＶＡ層を延伸して厚み３μｍの偏光膜が形成された。これに対して、実施例５は、先ず厚み１２μｍのＰＶＡ層を形成し、このＰＶＡ層を延伸して厚み５μｍの偏光膜を形成した。その他は、同一の条件で偏光膜を製造した。
【０１８３】
（３）非晶性ＰＥＴ基材を異にした偏光膜の光学特性への影響（実施例６）
実施例４においてはイソフタル酸をＰＥＴに共重合させた非晶性ＰＥＴ基材を用いたのに対して、実施例６おいては、ＰＥＴに対して変性基として１，４−シクロヘキサンジメタノールを共重合させた非晶性ＰＥＴ基材を用いた。実施例６においては、この点を除き実施例４と同一の条件で偏光膜を製造した。
【０１８４】
図１３を参照すると、実施例４〜６に基づく方法により製造された偏光膜の光学特性に有意差がないことが分かる。このことは、ＰＶＡ系樹脂層の厚み及び非晶性エステル系熱可塑性樹脂の種類が得られた偏光膜の光学特性に、認識できるほどの影響を与えないことを示すものと考えられる。
【０１８５】
（４）空中補助延伸倍率による偏光膜の光学特性の向上（実施例７〜９）
実施例４においては、第１段の空中補助延伸及び第２段のホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率が１．８倍及び３．３倍であったが、実施例７〜９においては、それぞれの延伸倍率を１．２倍及び４．９倍と、１．５倍及び４．０と、２．５倍及び２．４倍とした。これらの実施例においては、この点を除き、実施例４と同様の条件で偏光膜を製造した。例えば、空中補助延伸の延伸温度は１３０℃であり、液温７５℃のホウ酸水溶液を用いてホウ酸水中延伸を行った。実施例８，９の総延伸倍率は６．０倍となり、実施例４において空中補助延伸倍率１．８倍としたときの総延伸倍率５．９４倍に匹敵するものであった。しかしながら、これに対して、実施例７の総延伸倍率は、５．８８倍が限界であった。これは、ホウ酸水中延伸において、延伸倍率を４．９倍以上にすることができなかった結果である。このことは、図２０を用いて説明した、第１段の空中補助延伸倍率と総延伸倍率との相関関係に及ぼす非晶性ＰＥＴの延伸可能倍率の影響と推定される。
【０１８６】
図１４を参照すると、実施例７〜９による偏光膜は、いずれも、実施例４の場合と同様に、薄型偏光膜の製造に関連する技術的課題を克服し、光学的表示装置に必要な要求性能を満たす光学特性を有する。それぞれの光学特性を比較すると、実施例７＜実施例８＜実施例４＜実施例９の順に光学特性が高くなる。このことは、第１段の空中補助延伸の延伸倍率が１．２倍から２．５倍の範囲内で設定された場合に、第２段のホウ酸水中延伸による最終的な総延伸倍率が同程度に設定されたとしても、第１段の空中補助延伸が高延伸倍率に設定された偏光膜ほど、光学特性が高まることを示している。偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程において、第１の空中補助延伸を高延伸倍率に設定することによって、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。
【０１８７】
（５）空中補助延伸温度による偏光膜の光学特性の向上（実施例１０〜１２）
実施例４においては空中補助延伸温度を１３０℃に設定したのに対して、実施例１０〜１２においては、それぞれの空中補助延伸温度を９５℃、１１０℃、１５０℃に設定した。いずれもＰＶＡのガラス転移温度Ｔｇより高い温度である。これらの実施例においては、この点を除き、例えば空中補助延伸倍率を１．８倍とする点、ホウ酸水中延伸における延伸倍率を３．３倍とする点を含み、実施例４と同様の条件で偏光膜を製造した。実施例４の空中補助延伸温度は１３０℃である。実施例４を含め、これらの実施例は、延伸温度を９５℃、１１０℃、１３０℃、及び１５０℃とすることの違いを除くと、製造条件は全て同じである。
【０１８８】
図１５を参照すると、実施例４、１０〜１２による偏光膜は、いずれも、薄型偏光膜の製造に関連する技術的課題を克服し、光学的表示装置に必要とされる要求性能を満たす光学特性を有する。それぞれの光学特性を比較すると、実施例１０＜実施例１１＜実施例４＜実施例１２の順に光学特性が高くなる。このことは、第１段の空中補助延伸温度をガラス転移温度より高く、９５℃倍から１５０℃へと順次高くなるように温度環境を設定した場合には、第２段のホウ酸水中延伸による最終的な総延伸倍率が同じに設定されたとしても、第１段の空中補助延伸温度がより高く設定された偏光膜ほど、光学特性が高まることを示している。偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程において、第１の空中補助延伸温度をより高く設定することによって、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。
【０１８９】
（６）総延伸倍率による偏光膜の光学特性の向上（実施例１３〜１５）
実施例４においては、第１段の空中補助延伸倍率が１．８倍及び第２段のホウ酸水中延伸倍率が３．３倍と設定された。これに対して、実施例１３〜１５においては、それぞれの第２段のホウ酸水中延伸倍率のみを２．１倍、３．１倍、３．６倍とした。これは、実施例１３〜１５における総延伸倍率が５．０４倍（約５倍）、５．５８倍（約５．５倍）、６．４８倍（約６．５倍）になるように設定したことを意味するものである。実施例４の総延伸倍率は５．９４倍（約６倍）である。実施例４を含め、これらの実施例は、５倍、５．５倍、６．０倍、６．５倍の総延伸倍率の違いを除くと製造条件は全て同じである。
【０１９０】
図１６を参照すると、実施例４、１３〜１５の偏光膜は、いずれも、薄型偏光膜の製造に関連する技術的課題を克服し、光学的表示装置に必要とされる要求性能を満たす光学特性を有する。それぞれの光学特性を比較すると、実施例１３＜実施例１４＜実施例４＜実施例１５の順に光学特性が高くなる。このことは、いずれの第１段の空中補助延伸倍率を１．８倍に設定し、総延伸倍率を５倍、５．５倍、６．０倍、６．５倍へと順次高くなるように第２段のホウ酸水中延伸倍率のみを設定した場合には、最終的な総延伸倍率がより高く設定された偏光膜ほど、光学特性が高まることを示している。偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程において、第１段の空中補助延伸と第２段のホウ酸水中延伸との総延伸倍率をより高く設定することによって、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。
【０１９１】
（７）固定端一軸延伸の総延伸倍率による偏光膜の光学特性の向上（実施例１６〜１８）
実施例１６〜１８は、以下の相違点を除き、実施例４と同一の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸方法にある。実施例４においては自由端一軸による延伸方法が用いられているのに対して、実施例１６〜１８においては、いずれも固定端一軸による延伸方法を採用している。これらの実施例は、いずれも第１段の空中補助延伸倍率を１．８倍に設定し、それぞれの第２段のホウ酸水中延伸倍率のみを３．３倍、３．９倍、４．４倍とした。このことにより、実施例１６の場合、総延伸倍率が５．９４倍（約６倍）であり、実施例１７の場合には、７．０２倍（約７倍）、さらに実施例１８の場合には、７．９２倍（約８倍）となる。実施例１６〜１８は、この点を除くと製造条件は全て同じである。
【０１９２】
図１７を参照すると、実施例１６〜１８による偏光膜は、いずれも、薄型偏光膜の製造に関連する技術的課題を克服し、光学的表示装置に必要とされる要求性能を満たす光学特性を有する。それぞれの光学特性を比較すると、実施例１６＜実施例１７＜実施例１８の順に光学特性が高くなる。このことは、いずれの第１段の空中補助延伸倍率を１．８倍に設定し、総延伸倍率を６倍、７倍、８倍へと順次高くなるように第２段のホウ酸水中延伸倍率のみを設定した場合には、最終的な総延伸倍率がより高く設定された偏光膜ほど、光学特性が高まることを示している。偏光膜３を含む光学フィルム積層体１０の製造工程において、固定端一軸延伸方法による第１段の空中補助延伸と第２段のホウ酸水中延伸との総延伸倍率をより高く設定することによって、製造される偏光膜、又は偏光膜含む光学フィルム積層体は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。さらに、第１段の空中補助延伸に固定端一軸延伸方法を用いる場合には、第１段の空中補助延伸に自由端一軸延伸方法を用いる場合に比べて、最終的な総延伸倍率をより高くすることができることも確認した。
【表２】
【０１９３】
［比較例３］
比較例３は、比較例１の場合と同様の条件で、２００μｍ厚のＰＥＴ基材にＰＶＡ水溶液を塗布し、乾燥させてＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層を製膜した積層体を生成した。次に、積層体を、液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を生成した。具体的には、着色積層体は、積層体を液温３０℃の０．３重量％濃度のヨウ素及び２．１重量％濃度のヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させたものである。次に、延伸温度を６０℃に設定したホウ酸水中延伸によって、ヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む着色積層体を延伸倍率が５．０倍になるように自由端一軸に延伸することで、ＰＥＴ樹脂基材と一体に延伸された３μｍ厚のＰＶＡ層を含む光学フィルム積層体を種々生成した。
【０１９４】
［参考例１］
参考例１は、樹脂基材として、結晶性ポリエチレンテレフタレート（以下、「結晶性ＰＥＴ」という）の連続ウェブの基材を用い、２００μｍ厚の結晶性ＰＥＴ基材にＰＶＡ水溶液を塗布し、乾燥させて結晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層を製膜した積層体を生成した。結晶性ＰＥＴのガラス転移温度は８０℃である。次に、生成された積層体を１１０℃に設定した空中高温延伸によって延伸倍率が４．０倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層は、ＰＶＡ分子が配向された３．３μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。参考例１の場合、延伸温度１１０℃の空中高温延伸において、積層体を４．０倍以上に延伸することができなかった。
【０１９５】
延伸積層体は、次の染色工程によって、ＰＶＡ分子が配向された３．３μｍ厚のＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体に生成された。具体的には、着色積層体は、延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させたものである。このように、ＰＶＡ分子が配向されたＰＶＡ層へのヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする着色積層体を種々生成した。次に、生成された着色積層体を架橋処理する。具体的には、液温が４０℃で、ホウ酸３％、ヨウ化カリウム３％からなるホウ酸架橋水溶液に６０秒間、浸漬することによって着色積層体に架橋処理を施した。参考例１は、架橋処理が施された着色積層体が実施例４の光学フィルム積層体に相当する。したがって、洗浄工程、乾燥工程、貼合せ及び／又は転写工程は、いずれも実施例４の場合と同様である。
【０１９６】
［参考例２］
参考例２は、樹脂基材として、参考例１の場合と同様に、結晶性ＰＥＴ基材を用い、２００μｍ厚の結晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層を製膜した積層体を生成した。次に、生成された積層体を１００℃の空中高温延伸によって延伸倍率が４．５倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層は、ＰＶＡ分子が配向された３．３μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。参考例２の場合、延伸温度１００℃の空中高温延伸において、積層体を４．５倍以上に延伸することができなかった。
【０１９７】
次に、延伸積層体から着色積層体を生成した。着色積層体は、延伸積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させたものである。参考例２は、参考例１の場合と同様に、ＰＶＡ分子が配向されたＰＶＡ層へのヨウ素吸着量を調整し、単体透過率と偏光度を異にする着色積層体を種々生成した。
【０１９８】
［参考例３］
参考例３は、樹脂基材として、参考例１又は２の場合と同様に、結晶性ＰＥＴ基材を用い、２００μｍ厚の結晶性ＰＥＴ基材に７μｍ厚のＰＶＡ層を製膜した積層体を生成した。次に、生成された積層体を液温３０℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するＰＶＡ層の単体透過率が４０〜４４％になるように任意の時間、浸漬することによって、積層体に含まれるＰＶＡ層にヨウ素を吸着させた着色積層体を種々生成した。しかる後に、生成された着色積層体を９０℃の空中高温延伸によって、延伸倍率が４．５倍になるように自由端一軸に延伸し、着色積層体から偏光膜に相当するヨウ素を吸着させたＰＶＡ層を含む延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、着色積層体から生成された延伸積層体に含まれるヨウ素を吸着させたＰＶＡ層は、ＰＶＡ分子が配向された３．３μｍ厚のＰＶＡ層へと変化した。参考例３の場合、延伸温度９０℃の空中高温延伸において、積層体を４．５倍以上に延伸することができなかった。
【０１９９】
［測定方法］
［厚みの測定］
非晶性ＰＥＴ基材、結晶性ＰＥＴ基材、及びＰＶＡ層の厚みは、デジタルマイクロメーター（アンリツ社製ＫＣ−３５１Ｃ）を用いて測定した。
【０２００】
［透過率及び偏光度の測定］
偏光膜の単体透過率Ｔ、平行透過率Ｔｐ、直交透過率Ｔｃは、紫外可視分光光度計（日本分光社製Ｖ７１００）を用いて測定した。これらのＴ、Ｔｐ、Ｔｃは、ＪＩＳ Ｚ
８７０１の２度視野（Ｃ光源）により測定して視感度補正を行なったＹ値である。
偏光度Ｐを上記の透過率を用い、次式により求めた。
偏光度Ｐ（％）＝｛（Ｔｐ−Ｔｃ）／（Ｔｐ＋Ｔｃ）｝1/2×１００
【０２０１】
（ＰＥＴの配向関数の評価方法）
測定装置は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、商品名：「ＳＰＥＣＴＲＵＭ２０００」）を用いた。偏光を測定光として、全反射減衰分光（ＡＴＲ：ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）測定により、ＰＥＴ樹脂層表面の評価を行った。配向関数の算出は以下の手順で行った。測定偏光を延伸方向に対して０°と９０°にした状態で測定を実施した。得られたスペクトルの１３４０ｃｍ-1の強度を用いて、以下に記した（式４）に従い算出した。なお、ｆ＝１のとき完全配向、ｆ＝０のときランダムとなる。また、１３４０ｃｍ-1のピークは、ＰＥＴのエチレングリコールユニットのメチレン基起因の吸収といわれている。
（式４）ｆ＝（３＜ｃｏｓ2θ＞−１）／２
＝（１−Ｄ）／［ｃ（２Ｄ＋１）］
但し
ｃ＝（３ｃｏｓ2β−１）／２
β＝９０ｄｅｇ⇒ｆ＝−２×（１−Ｄ）／（２Ｄ＋１）
θ：分子鎖・延伸方向
β：分子鎖・遷移双極子モーメント
Ｄ＝（Ｉ⊥）／（Ｉ／／）
（ＰＥＴが配向するほどＤの値が大きくなる。）
Ｉ⊥：偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの強度
Ｉ／／：偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの強度
【０２０２】
（ＰＶＡの配向関数の評価方法）
測定装置は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、商品名：「ＳＰＥＣＴＲＵＭ２０００」）を用いた。偏光を測定光として、全反射減衰分光（ＡＴＲ：ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）測定により、ＰＶＡ樹脂層表面の評価を行った。配向関数の算出は以下の手順で行った。測定偏光を延伸方向に対して０°と９０°にした状態で測定を実施した。得られたスペクトルの２９４１ｃｍ-1の強度を用いて、以下に記した（式４）に従い算出した。また、下記強度Ｉは３３３０ｃｍ-1を参照ピークとして、２９４１ｃｍ-1／３３３０ｃｍ-1の値を用いた。なお、ｆ＝１のとき完全配向、ｆ＝０のときランダムとなる。また、２９４１ｃｍ-1のピークは、ＰＶＡの主鎖（−ＣＨ２−）の振動起因の吸収といわれている。
（式４）ｆ＝（３＜ｃｏｓ2θ＞−１）／２
＝（１−Ｄ）／［ｃ（２Ｄ＋１）］
但し
ｃ＝（３ｃｏｓ2β−１）／２
β＝９０ｄｅｇ⇒ｆ＝−２×（１−Ｄ）／（２Ｄ＋１）
θ：分子鎖・延伸方向
β：分子鎖・遷移双極子モーメント
Ｄ＝（Ｉ⊥）／（Ｉ／／）
（ＰＶＡが配向するほどＤの値が大きくなる。）
Ｉ⊥：偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの強度
Ｉ／／：偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの強度
【０２０３】
（ＰＶＡの結晶化度の評価方法）
測定装置は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、商品名：「ＳＰＥＣＴＲＵＭ２０００」）を用いた。偏光を測定光として、全反射減衰分光（ＡＴＲ：ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）測定により、ＰＶＡ樹脂層表面の評価を行った。結晶化度の算出は以下の手順で行った。測定偏光を延伸方向に対して０°と９０°にした状態で測定を実施した。得られたスペクトルの１１４１ｃｍ-1及び１４４０ｃｍ-1の強度を用いて、下式に従い算出した。事前に、１１４１ｃｍ-1の強度の大きさが結晶部分の量と相関性があることを確認しており、１４４０ｃｍ-1を参照ピークとして下記式より結晶化指数を算出している。（式６）更に、結晶化度が既知のＰＶＡサンプルを用いて、事前に結晶化指数と結晶化度の検量線を作成し、検量線を用いて結晶化指数から結晶化度を算出している。（式５）
（式５） 結晶化度 ＝ ６３．８×（結晶化指数）−４４．８
（式６） 結晶化指数 ＝ （（Ｉ（１１４１ｃｍ-1）0° ＋ ２×Ｉ（１１４１ｃｍ-1）90° ）/ ３）/（（Ｉ（１４４０ｃｍ-1）0° ＋ ２×Ｉ（１４４０ｃｍ-1）90° ）/ ３）
但し
Ｉ（１１４１ｃｍ-1）0°：偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの１１４１ｃｍ-1の強度
Ｉ（１１４１ｃｍ-1）90°：偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの１１４１ｃｍ-1の強度
Ｉ（１４４０ｃｍ-1）0°：偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの１４４０ｃｍ-1の強度
Ｉ（１４４０ｃｍ-1）90°：偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの１４４０ｃｍ-1の強度
【０２０４】
［発明の実施の形態］
図１１及び図１２に、上述の偏光膜を使用した本発明による光学的表示装置の幾つかの実施形態を示す。
【０２０５】
図１１（ａ）は、本発明の表示装置の最も基本的な実施形態を示す断面図であり、この光学的表示装置２００は、例えば液晶表示パネル又は有機ＥＬ表示パネルとすることができる光学的表示パネル２０１を備え、該表示パネル２０１の一方の面に、光学的に透明な粘着剤層２０２を介して偏光膜２０３が接合される。該偏光膜２０３の外側の面には、光学的に透明な樹脂材料からなる保護層２０４が接着される。任意ではあるが、光学的表示装置の視認側となる保護層２０４の外側には、破線で示すように、透明なウインドウ２０５を配置することができる。
【０２０６】
層や膜などを接合又は接着させる材料としては、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系、イソシアネート系、ポリビニルアルコール系、ゼラチン系、ビニル系ラテックス系、水系ポリエステルなどのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。
【０２０７】
偏光膜２０３は、上述したように、厚み１０μｍ以下で、前述した光学特性を満足させるものである。この偏光膜２０３は、従来この種の光学的表示装置に使用されている偏光膜に比べて非常に薄いので、温度又は湿度条件で発生する伸縮による応力が極めて小さくなる。したがって、偏光膜の収縮によって生じる応力が隣接する表示パネル２０１に反り等の変形を生じさせる可能性が大幅に軽減され、変形に起因する表示品質の低下を大幅に抑制することが可能になる。この構成において、粘着剤層２０２として、拡散機能を備えた材料を使用するか、或いは、粘着剤層と拡散剤層の２層構成とすることもできる。
【０２０８】
粘着剤層２０２の接着力を向上させる材料として、例えば特開２００２−２５８２６９号公報（特許文献６）、特開２００４−０７８１４３号公報（特許文献７）、特開２００７−１７１８９２号公報（特許文献８）に記載のあるようなアンカー層を設けることもできる。バインダー樹脂としては粘着剤の投錨力を向上出来る層であれは特に制限はなく、具体的には、例えば、エポキシ系樹脂、イソシアネート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、分子中にアミノ基を含むポリマー類、エステルウレタン系樹脂、オキサゾリン基などを含有する各種アクリル系樹脂などの有機反応性基を有する樹脂（ポリマー）を用いることが出来る。
【０２０９】
また、上記アンカー層には、帯電防止性を付与するために、例えば特開２００４−３３８３７９号公報（特許文献９）に記載のあるように帯電防止剤を添加することもできる。帯電防止性付与のための帯電防止剤としては、イオン性界面活性剤系、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリキノキサリン等の導電性ポリマー系、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム等の金属酸化物系などがあげられるが、特に光学特性、外観、帯電防止効果、および帯電防止効果の加熱、加湿時での安定性という観点から、導電性ポリマー系が好ましく使用される。この中でも、ポリアニリン、ポリチオフェンなどの水溶性導電性ポリマー、もしくは水分散性導電性ポリマーが特に好ましく使用される。帯電防止層の形成材料として水溶性導電性ポリマーや水分散性導電性ポリマーを用いた場合、塗工に際して有機溶剤による光学フィルム基材への変質を抑えることができる。
【０２１０】
保護層２０４の材料としては、一般的に、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性などに優れる熱可塑性樹脂が用いられる。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、トリアセチルセルロース等のセルロース樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、（メタ）アクリル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂（ノルボルネン系樹脂）、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、およびこれらの混合物があげられる。
【０２１１】
保護層２０４の偏光膜２０３を接着させない面には、表面処理層として、ハードコート層や反射防止処理、スティッキング防止や、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理を施したものであってもよい。また、表面処理層には紫外線吸収剤が含有していても良い。更に、表面処理層は偏光膜の加湿耐久性を向上させる目的で透湿度の低い層であることが好ましい。ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を透明保護膜の表面に付加する方式などにて形成することができる。反射防止処理は偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた、例えば、特開２００５−２４８１７３号公報（特許文献１０）に記載のあるような光の干渉作用による反射光の打ち消し効果を利用して反射を防止する薄層タイプや、特開２０１１−２７５９号公報（特許文献１１）に記載のあるような表面に微細構造を付与することにより低反射率を発現させる構造タイプなどの低反射層の形成により達成することができる。スティッキング防止処理は隣接層（例えば、バックライト側の拡散板）との密着防止を目的に施される。アンチグレア処理は偏光板の表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えばサンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて透明保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層（視角拡大機能など）を兼ねるものであってもよい。前記ハードコート層としては、鉛筆硬度が２Ｈ以上となるハードコート層が好ましい。
【０２１２】
図１１（ｂ）に示す光学的表示装置の構成は、図１１（ａ）に示すものとほぼ同一の構成であるが、偏光膜２０３と保護層２０４との間に拡散層２０６が配置された構成を有する。図１１（ｃ）に示す構成では、拡散層２０６は粘着層２０２と偏光膜２０３の間に配置される。図１１（ｄ）に示す光学的表示装置は、基本的に図１１（ａ）に示すものと同一であるが、偏光膜２０３は、接着を容易にする易接着層２０７を介して保護層２０４に接着される。易接着層として用いられる材料は、当業者間で周知である。
【０２１３】
図１１（ｅ）に示す光学的表示装置は、保護層２０４の外側の面に帯電防止層２０８が設けられている点のみで、図１１（ｄ）に示す光学的表示装置と異なる。図１１（ｆ）に示す光学的表示装置２００においては、図１１（ｅ）に示す光学的表示装置の構成において、保護層２０４と帯電防止層２０８との間に１／４波長位相差膜２０９が配置される。また、１／４波長位相差膜は帯電防止層よりも視認側に配置することもできる。この構成によれば、偏光膜２０３よりも視認側に１／４波長位相差膜が配置されているため、表示パネル２０１から偏光膜２０３を経て出射する光は、１／４波長位相差膜を出るときに円偏光に変換される。この構成の光学的表示装置は、例えば視聴者が偏光サングラスを着用している場合にも、視認に支障がなくなる、という利点をもたらす。
【０２１４】
図１２（ａ）は、光学的表示パネルとして透過型液晶表示パネル３０１を備える光学的表示装置３００の実施形態を示す。液晶表示パネル３０１より視認側のパネル構成は、図１１（ｆ）に示す光学的表示装置２００における構成とほぼ同一である。すなわち、液晶表示パネル３０１の視認側の面に、粘着剤層３０２を介して第１の偏光膜３０３が接合され、該第１の偏光膜３０３に易接着層３０７を介して保護層３０４が接合される。保護層３０４には１／４波長位相差層３０９が接合される。１／４波長位相差層３０９には、任意ではあるが、帯電防止層３０８が形成される。１／４波長位相差層３０９の外側には、これも任意であるが、ウインドウ３０５が配置される。図１２（ａ）に示す実施形態においては、液晶表示パネル３０１の他方の面に、第２の粘着剤層３０２ａを介して第２の偏光膜３０３ａが配置される。第２の偏光膜３０３ａの裏側には、透過型液晶表示装置において周知のように、バックライト３１０が配置される。
【０２１５】
図１２（ｂ）は、表示パネルとして反射型液晶表示パネル４０１を備える光学的表示装置４００の実施形態を示す。この実施形態において、液晶表示パネル４０１より視認側のパネル構成は、図１２（ａ）に示す光学的表示装置３００における構成とほぼ同一である。すなわち、液晶表示パネル４０１の視認側の面に粘着剤層４０２を介して第１の偏光膜４０３が接合され、該第１の偏光膜４０３に易接着層４０７を介して保護層４０４が接合される。保護層４０４には、１／４波長位相差層４０９が接合される。１／４波長位相差層４０９には、任意ではあるが、帯電防止層４０８が形成される。１／４波長位相差層４０９の外側には、これも任意であるが、ウインドウ４０５が配置される。
【０２１６】
図１２（ｂ）に示す実施形態においては、液晶表示パネル４０１の他方の面に、第２の粘着剤層４０２ａを介して第２の偏光膜４０３ａが接合され、該第２の偏光膜４０３ａに易接着層４０７ａを介して第２の保護層４０４ａが接合される。第２の保護層４０４ａには、任意ではあるが、帯電防止層４０８ａが形成される。第２の保護層４０４ａの裏側には、液晶表示パネル４０１を透過した光を該液晶表示パネル４０１に向けて反射するためのミラー４１１が配置される。この構成においては、視認側から入射する外光がミラー４１１により反射されて液晶表示パネル４０１を透過し、外に出ることにより、視認側から表示を見ることができる。
【０２１７】
この構成においては、ミラー４１１は、入射光の一部を透過させるハーフミラーとすることができる。ミラー４１１をハーフミラーとして構成する場合には、図１２(ｂ)に想像線で示すように、ミラー４１１の背後にバックライト４１０を配置する。この構成によれば、外光が暗いときに、バックライト４１０を点灯させることによって表示を行うことが可能である。
【０２１８】
図１２（ｃ）に他の実施形態を示す。この実施形態が図１２（ｂ）に示す実施形態と異なる点は、第１の偏光膜４０３と液晶表示パネル４０１との間に１／４波長位相差層４０９ａが配置され、第２の偏光膜４０３ａと液晶表示パネル４０１との間に１／４波長位相差層４０９ｂが配置されていることである。具体的に述べると、該第１の偏光膜４０３に１／４波長位相差層４０９ａが接合され、該１／４波長位相差層４０９ａが粘着剤層４０２を介して液晶表示パネル４０１の視認側の面に接合される。同様に、第２の偏光膜４０３ａに１／４波長位相差層４０９ｂが接合され、該１／４波長位相差層４０９ｂが粘着剤層４０２ａを介して液晶表示パネル４０１の裏側の面に接合される。
【０２１９】
このような構成においては該１／４波長位相差層４０９ａおよび該１／４波長位相差層４０９ｂは、非特許文献３に記載されているように、表示装置の表示輝度を向上させる機能を有する。
【０２２０】
上述した各実施形態において、各保護層は、前述した任意の材料により形成することができる。また、保護層が直接偏光膜に接合されている実施形態においては、保護層は、該偏光膜が製造される過程においてＰＶＡ系樹脂層とともに延伸処理された熱可塑性樹脂基材を用いることによって形成してもよい。この場合において、熱可塑性樹脂基材は、非晶性のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とすることができる。
【０２２１】
図１２（ｄ）は、有機ＥＬ表示パネル又は反射型液晶表示パネルとして構成される光学的表示パネル５０１を使用した光学的表示装置５００の例を示す。表示パネル５０１の視認側の面には粘着剤層５０２を介して位相差膜５１２が接合され、該位相差膜５１２に偏光膜５０３が接合される。偏光膜５０３は、易接着層５０７を介して保護層５０４に接合され、該保護層５０４には１／４波長位相差層５０９が接合される。任意ではあるが、１／４波長位相差層５０９には帯電防止層５０８を形成することができる。該１／４波長位相差層５０９の外側には、任意ではあるが、ウインドウ５０５を配置することができる。位相差膜５１２は偏光膜５０３の視認側から内部に入射した光が内部反射して視認側に射出されることを防止するために用いられる。
【０２２２】
偏光膜５０３と表示パネル５０１の間に配置される位相差膜５１２は、１／４波長位相差層とすることができる。この場合において、遅相軸方向の屈折率をｎｘとし、それと直交する面内方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとしたとき、これらの屈折率がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜とすることができる。この構成では、位相差膜５１２は、遅軸方向が偏光膜５０３の吸収軸に対して４５°の関係になるように配置する。この構成によれば、斜め方向の反射防止機能も得ることができる。図には示していないが、表示パネル５０１の裏側には、通常は、ミラーが配置される。
【０２２３】
図１２（ｅ）に本発明のさらに別の実施形態による光学的表示装置６００を示す。この実施形態においては、光学的表示パネルは、透過型のＩＰＳ液晶表示パネル６０１により構成され、該表示パネル６０１の視認側の面には粘着剤層６０２を介して位相差膜６１２が接合され、該位相差膜６１２に偏光膜６０３が接合される。偏光膜６０３は、易接着層６０７を介して保護層６０４に接合され、該保護層６０４には、パターン位相差層６１３が接合される。このパターン位相差層６１３は、非特許文献１に記載されているような、パターン位相差膜を形成する。パターン位相差層とは３D表示を可能にする為に表示パネルから出力された右眼用の画像と左眼用の画像をそれぞれ別々の偏光状態へ変化させる機能を有する。該パターン位相差層６１３の外側には、任意ではあるが、ウインドウ６０５を配置することができる。
【０２２４】
液晶表示パネル６０１の裏側の面には、第２の粘着剤層６０２ａを介して位相差膜６１２ａが接合され、該位相差膜６１２ａに、第２の偏光膜６０３ａが接合される。該第２の偏光膜６０３ａには、易接着層６０７ａを介して第２の保護層６０４ａが接合される。第２の保護層６０４ａには、任意ではあるが、帯電防止層６０８ａが形成される。液晶表示パネル６０１が反射型液晶パネルである場合には、第２の保護層６０４ａの裏側には、液晶表示パネル６０１を透過した光を該液晶表示パネル６０１に向けて反射するためのミラー６１１が配置される。該ミラー６１１がハーフミラーとして構成される場合には、該ミラー６１１の背後にバックライト６１０が配置される。 液晶表示パネル６０１が透過型である場合には、ミラー６１１は省略され、バックライト６１０のみが配置される。
【０２２５】
この構成において、これら位相差膜６１２、６１２ａの各々、或いは一方は、遅相軸方向の屈折率をｎｘとし、それと直交する面内方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとしたとき、これらの屈折率がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜とすることができる。また、位相差膜６１２ａは、屈折率がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜と、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する２軸位相差膜との２層構成とすることができる。これらの構成においては、位相差膜は、遅相軸の方向が偏光膜の吸収軸の方向に対して、０°又は９０°の関係となるように配置する。この配置は、斜め方向から見たときの偏光膜交差角の補正に効果がある。
【０２２６】
図１２（ｅ）のパネル構成は、液晶表示パネル６０１が透過型のＶＡ液晶である場合にも適用できる。この場合には、位相差膜６１２、６１２ａは、屈折率がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜、或いは、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する２軸位相差膜とする。或いは、これら位相差膜６１２、６１２ａは、屈折率がｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚの関係を有する位相差膜、又は、ｎｘ≒ｎｙ＞ｎｚの関係を有する位相差膜とする。いずれの場合においても、位相差膜は、遅相軸の方向が偏光膜の吸収軸の方向に対して、０°又は９０°の関係となるように配置する。この配置は、斜め方向から見たときの偏光膜交差角の補正に加えて、液晶のもつ厚み方向の位相差補償に効果がある。
【０２２７】
図１２（ｆ）に、光学的表示パネル７０１がＴＮ液晶により構成された光学的表示装置７００の実施形態を示す。基本的なパネル構成は、図１２（ａ）に示すものと同様であるが、この実施形態では、液晶表示パネル７０１がＴＮ液晶であるため、粘着層７０２と偏光膜７０３の間、及び、第２の粘着層７０２ａと第２の偏光膜７０３ａの間に、それぞれ第１の傾斜配向位相差膜７１４及び第２の傾斜配向位相差膜７１４ａが配置されている。これら傾斜配向位相差膜７１４、７１４ａは、ＴＮ液晶オン状態での視野角補償の機能を果たす。傾斜補償膜の視野角補償に関しては、非特許文献２に記載がある。
【０２２８】
図１２（ｇ）に、本発明のさらに他の実施形態として構成される光学的表示装置８００を示す。この実施形態による光学的表示装置８００は、反射型液晶表示パネル８０１を備えており、該液晶表示パネル８０１の一方の面に、粘着層８０２を介して位相差膜８０９が接合され、該位相差膜８０９に偏光膜８０３が接合される。偏光膜８０３は、易接着層８０７を介して保護層８０４に接合され、保護層８０４には、任意ではあるが、帯電防止層８０８が形成される。保護層８０４の視認側には、任意ではあるが、ウインドウ８０５が配置される。この実施形態における位相差膜８０９は、偏光膜８０３からの直線偏光を円偏光に変換して液晶表示パネル８０１の表面からの反射光が視認側から出るのを防止するためのものであり、典型的には１／４波長位相差膜が使用される。
【０２２９】
図１２（ｈ）は、本発明の実施形態として構成される光学的表示装置９００を示すもので、透過型液晶表示パネル９０１を備える形式である。液晶表示パネル９０１には、光学的に透明な粘着剤層９０２を介して位相差膜９０９ａが接合され、該位相差膜９０９ａに第１の偏光膜９０３が接合される。第１の偏光膜９０３は、易接着剤層９０７を介して保護層９０４に接合される。保護層９０４には、１／４波長位相差膜９０９が接合され、該１／４波長位相差膜９０９には、任意ではあるが、帯電防止層９０８が形成される。１／４波長位相差膜９０９の視認側には、任意ではあるが、ウインドウ９０５が配置される。液晶表示パネル９０１の裏側の面には、光学的に透明な粘着剤層９０２ａを介して位相差膜９０９ｂが接合される。この構成において、位相差膜９０９ａ、９０９ｂは、内部反射を防止する機能又は視野角補償の機能を果たす。
【０２３０】
図１２（ｉ）は、タッチ入力センサ機能を有する光学的表示装置１０００の実施形態を示す。光学的表示装置１０００のパネル構成は、図１２（ｈ）に示すものとほぼ同一であり、対応する構成要素には図１２（ｈ）と同一の符号を付して説明は省略する。この実施形態においては、１／４波長位相差膜９０９とウインドウ９０５との間にタッチパネル積層体１００１が配置される。このタッチパネル積層体１００１は、容量型タッチパネルであっても抵抗膜型タッチパネルであってもよい。容量型タッチパネルの場合には、図１２（ｉ）に示すように、上側のパターン電極１００１ａと下側のパターン電極１００１ｂが誘電体層１００１ｃを挟んで対向配置された構成とすることができる。容量型タッチパネル積層体としては、図示の構造の他、公知のどのような構造を採用することもできる。タッチパネル積層体１００１を抵抗膜型の構成する場合には、上側電極と下側電極との間にスペーサを配置して、両電極間に空気間隙が形成される構成にする。このようなタッチパネル積層体の構成は、種々異なる配置のものが知られており、本実施形態では、そのいずれを使用してもよい。
【０２３１】
図１２（ｊ）に、タッチ入力センサ機能を有する光学的表示装置の他の実施形態である光学的表示装置１１００を示す。この実施形態においても、光学的表示装置１１００のパネル構成は、図１２（ｈ）に示すものとほぼ同一であり、対応する構成要素には図１２（ｈ）と同一の符号を付して説明は省略する。この実施形態においては、液晶表示パネル９０１と位相差膜９０９ａとの間にタッチパネル積層体１１０１が配置される。図１２（ｉ）に示す実施形態におけると同様に、この実施形態においても、タッチパネル積層体１１０１は、容量型タッチパネルであっても抵抗膜型タッチパネルであってもよい。
【符号の説明】
【０２３２】
１ 非晶性ＰＥＴ基材
２ ＰＶＡ系樹脂層
３ 偏光膜
４ 光学機能フィルム
５ 第２光学機能フィルム
７ ＰＶＡ系樹脂層を含む積層体
８ 延伸積層体
８’ 延伸積層体のロール
８’’ 不溶化された延伸積層体
９ 着色積層体
９’ 架橋された着色積層体
１０ 光学フィルム積層体
１１ 光学機能フィルム積層体
２０ 積層体作製装置
２１ 塗工手段
２２ 乾燥手段
２３ 表面改質処理装置
３０ 空中補助延伸処理装置
３１ 延伸手段
３２ 巻取装置
３３ オーブン
４０ 染色装置
４１ 染色液
４２ 染色浴
４３ 繰出装置
５０ ホウ酸水中処理装置
５１ ホウ酸水溶液
５２ ホウ酸浴
５３ 延伸手段
６０ 不溶化処理装置
６１ ホウ酸不溶化水溶液
７０ 架橋処理装置
７１ ホウ酸架橋水溶液
８０ 洗浄装置
８１ 洗浄液
９０ 乾燥装置
９１ 巻取装置
１００ 貼合せ／転写装置
１０１ 繰出／貼合せ装置
１０２ 巻取／転写装置
（Ａ） 積層体作製工程
（Ｂ） 空中補助延伸工程
（Ｃ） 染色工程
（Ｄ） ホウ酸水中延伸工程
（Ｅ） 第１不溶化工程
（Ｆ） 第２不溶化を含む架橋工程
（Ｇ） 洗浄工程
（Ｈ） 乾燥工程
（Ｉ） 貼合せ／転写工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなり、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段延伸工程で延伸されることにより、厚みが１０μｍ以下であり、単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐによって表される光学特性が、次式
Ｐ＞―（１０0.929T―42.4―１）×１００（ただし、Ｔ＜４２．３）、および
Ｐ≧９９．９（ただし、Ｔ≧４２．３）
の条件を満足するように構成された第１の偏光膜が、一方の面において光学的に透明な粘着剤層を介して表示パネルの一方の面に接合され、該第１の偏光膜の他方の面は透明樹脂材料の保護層に接合されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載した光学的表示装置であって、前記保護層の外側にウインドウが配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載した光学的表示装置であって、前記保護層と前記第１の偏光膜との間及び前記第１の偏光膜と前記表示パネルの間の少なくとも一方に拡散層が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記第１の偏光膜と前記保護層との間には該第１の偏光膜と該保護層との間の接着を容易にする易接着層が形成されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記保護層に帯電防止層が形成されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記保護層が１／４波長位相差層として構成されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルは液晶表示パネルであり、該表示パネルの他方の面には前記第１の偏光膜と同一の構成の第２の偏光膜が、光学的に透明な粘着剤層を介して接合されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルは透過型液晶表示パネルであり、前記第２の偏光膜の側がバックライト側として使用されることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項９】
請求項７に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルは反射型液晶表示パネルであり、前記第２の偏光膜の外側に前記液晶表示パネルを透過した光の少なくとも一部を反射するミラーが配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載した光学的表示装置であって、前記ミラーが前記液晶表示パネルを透過した光の少なくとも一部を透過させるハーフミラーであり、該ハーフミラーを挟んで前記液晶表示装置の反対側にバックライトが配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記第２の偏光膜には、前記表示パネルとは反対側の面に第２の保護層が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載した光学的表示装置であって、前記第２の偏光膜と前記第２の保護層との間には、該第２の偏光膜と該第２の保護層との間の接着を容易にする易接着層が形成されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２に記載した光学的表示装置であって、前記第２の保護層には帯電防止層が形成されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１４】
請求項７から請求項１３までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間及び前記表示パネルと前記第２の偏光膜の間の少なくとも一方に、１／４波長位相差膜が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルは有機ＥＬ表示パネル又は反射型液晶表示パネルであり、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間に、位相差膜が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載した光学的表示装置であって、前記位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜であることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載した光学的表示装置であって、前記位相差膜は１／４波長位相差膜であることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記第１の偏光膜は、エステル系熱可塑性樹脂材料の基材上に塗布形成されたポリビニルアルコール系樹脂層に対し、該熱可塑性樹脂基材とともに前記２段延伸工程による延伸を行うことにより形成されたものであり、前記透明樹脂材料の保護層は、該ポリビニルアルコール系樹脂層とともに延伸された該熱可塑性樹脂基材から構成されたものであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載した光学的表示装置であって、前記エステル系熱可塑性樹脂材料は、非晶性ＰＥＴであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２０】
請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記透明樹脂材料の保護層はセルロース系材料又はアクリル系樹脂材料により構成されたものであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２１】
請求項７から請求項１４までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記第２の偏光膜は、エステル系熱可塑性樹脂材料の基材上に塗布形成されたポリビニルアルコール系樹脂層に対し、該熱可塑性樹脂基材とともに前記２段延伸工程による延伸を行うことにより形成されたものであり、前記透明樹脂材料の保護層は、該ポリビニルアルコール系樹脂層とともに延伸された該熱可塑性樹脂基材から構成されたものであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２２】
請求項１から請求項５及び請求項７から請求項１７までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記透明樹脂材料の保護層はパターン位相差層を構成することを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２３】
請求項７から請求項１３までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記液晶表示パネルはＩＰＳ型液晶表示パネルであり、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間及び前記第２の偏光膜と前記表示パネルとの間の少なくとも一方には、光学的に透明な粘着剤層及び位相差膜が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載した光学的表示装置であって、前記位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する位相差膜であることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載した光学的表示装置であって、前記位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する位相差膜と、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する位相差膜との２層構成であることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２６】
請求項７から請求項１３までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記液晶表示パネルはＶＡ型液晶表示パネルであり、前記第１及び第２の偏光膜の各々と前記表示パネルとの間に配置される位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有するものであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２７】
請求項８に記載した光学的表示装置であって、前記透過型液晶表示パネルはＴＮ型液晶表示パネルであり、前記偏光膜の各々と前記表示パネルとの間に配置される位相差膜は、ＴＮ液晶オン状態での視野角補償のための傾斜配向位相差膜であることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２８】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルは反射型液晶表示パネルであり、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間に該第１の偏光膜からの偏光を円偏光にするための位相差膜が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２９】
請求項７又は請求項８に記載した光学的表示装置であって、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間及び前記表示パネルと前記第２の偏光膜との間の少なくとも一方に、内部反射防止及び視野角補償の少なくとも一つの機能を行うための位相差膜が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載した光学的表示装置であって、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間及び前記表示パネルと前記第２の偏光膜との間の少なくとも一方において、前記表示パネル上に光学的に透明な粘着層が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３１】
請求項１から請求項３０までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルに対して視認側にタッチ検知機能を有するタッチパネル積層体が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載した光学的表示装置であって、前記タッチパネル積層体は、パターン化された対の透明電極が誘電体層を介して配置された構成の容量型タッチパネルであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載した光学的表示装置であって、前記タッチパネル積層体は、視認側最外部材と前記第１の偏光膜との間に配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３４】
請求項３２に記載した光学的表示装置であって、前記タッチパネル積層体は、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間に配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３５】
請求項３１に記載した光学的表示装置であって、前記タッチパネル積層体は、透明電極が空気間隙を介して対向電極に対向配置された構成の抵抗膜型タッチパネルであり、視認側最外部材と前記第１の偏光膜との間又は前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間に配置されていることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１】
二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなり、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる２段延伸工程で延伸されることにより、厚みが１０μｍ以下であり、単体透過率Ｔ及び偏光度Ｐによって表される光学特性が、次式
Ｐ＞―（１０0.929T―42.4―１）×１００（ただし、Ｔ＜４２．３）、および
Ｐ≧９９．９（ただし、Ｔ≧４２．３）
の条件を満足するように構成された第１の偏光膜が、一方の面において光学的に透明な粘着剤層を介して表示パネルの一方の面に接合され、該第１の偏光膜の他方の面は透明樹脂材料の保護層に接合されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載した光学的表示装置であって、前記保護層の外側にウインドウが配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載した光学的表示装置であって、前記保護層と前記第１の偏光膜との間及び前記第１の偏光膜と前記表示パネルの間の少なくとも一方に拡散層が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記第１の偏光膜と前記保護層との間には該第１の偏光膜と該保護層との間の接着を容易にする易接着層が形成されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記保護層に帯電防止層が形成されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記保護層が１／４波長位相差層として構成されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルは液晶表示パネルであり、該表示パネルの他方の面には前記第１の偏光膜と同一の構成の第２の偏光膜が、光学的に透明な粘着剤層を介して接合されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルは透過型液晶表示パネルであり、前記第２の偏光膜の側がバックライト側として使用されることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項９】
請求項７に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルは反射型液晶表示パネルであり、前記第２の偏光膜の外側に前記液晶表示パネルを透過した光の少なくとも一部を反射するミラーが配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載した光学的表示装置であって、前記ミラーが前記液晶表示パネルを透過した光の少なくとも一部を透過させるハーフミラーであり、該ハーフミラーを挟んで前記液晶表示装置の反対側にバックライトが配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記第２の偏光膜には、前記表示パネルとは反対側の面に第２の保護層が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載した光学的表示装置であって、前記第２の偏光膜と前記第２の保護層との間には、該第２の偏光膜と該第２の保護層との間の接着を容易にする易接着層が形成されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２に記載した光学的表示装置であって、前記第２の保護層には帯電防止層が形成されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１４】
請求項７から請求項１３までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間及び前記表示パネルと前記第２の偏光膜の間の少なくとも一方に、１／４波長位相差膜が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルは有機ＥＬ表示パネル又は反射型液晶表示パネルであり、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間に、位相差膜が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載した光学的表示装置であって、前記位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する２軸位相差膜であることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載した光学的表示装置であって、前記位相差膜は１／４波長位相差膜であることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記第１の偏光膜は、エステル系熱可塑性樹脂材料の基材上に塗布形成されたポリビニルアルコール系樹脂層に対し、該熱可塑性樹脂基材とともに前記２段延伸工程による延伸を行うことにより形成されたものであり、前記透明樹脂材料の保護層は、該ポリビニルアルコール系樹脂層とともに延伸された該熱可塑性樹脂基材から構成されたものであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載した光学的表示装置であって、前記エステル系熱可塑性樹脂材料は、非晶性ＰＥＴであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２０】
請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記透明樹脂材料の保護層はセルロース系材料又はアクリル系樹脂材料により構成されたものであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２１】
請求項７から請求項１４までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記第２の偏光膜は、エステル系熱可塑性樹脂材料の基材上に塗布形成されたポリビニルアルコール系樹脂層に対し、該熱可塑性樹脂基材とともに前記２段延伸工程による延伸を行うことにより形成されたものであり、前記透明樹脂材料の保護層は、該ポリビニルアルコール系樹脂層とともに延伸された該熱可塑性樹脂基材から構成されたものであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２２】
請求項１から請求項５及び請求項７から請求項１７までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記透明樹脂材料の保護層はパターン位相差層を構成することを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２３】
請求項７から請求項１３までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記液晶表示パネルはＩＰＳ型液晶表示パネルであり、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間及び前記第２の偏光膜と前記表示パネルとの間の少なくとも一方には、光学的に透明な粘着剤層及び位相差膜が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載した光学的表示装置であって、前記位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する位相差膜であることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載した光学的表示装置であって、前記位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する位相差膜と、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する位相差膜との２層構成であることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２６】
請求項７から請求項１３までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記液晶表示パネルはＶＡ型液晶表示パネルであり、前記第１及び第２の偏光膜の各々と前記表示パネルとの間に配置される位相差膜は、面内ｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有するものであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２７】
請求項８に記載した光学的表示装置であって、前記透過型液晶表示パネルはＴＮ型液晶表示パネルであり、前記偏光膜の各々と前記表示パネルとの間に配置される位相差膜は、ＴＮ液晶オン状態での視野角補償のための傾斜配向位相差膜であることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２８】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルは反射型液晶表示パネルであり、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間に該第１の偏光膜からの偏光を円偏光にするための位相差膜が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項２９】
請求項７又は請求項８に記載した光学的表示装置であって、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間及び前記表示パネルと前記第２の偏光膜との間の少なくとも一方に、内部反射防止及び視野角補償の少なくとも一つの機能を行うための位相差膜が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載した光学的表示装置であって、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間及び前記表示パネルと前記第２の偏光膜との間の少なくとも一方において、前記表示パネル上に光学的に透明な粘着層が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３１】
請求項１から請求項３０までのいずれか１項に記載した光学的表示装置であって、前記表示パネルに対して視認側にタッチ検知機能を有するタッチパネル積層体が配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載した光学的表示装置であって、前記タッチパネル積層体は、パターン化された対の透明電極が誘電体層を介して配置された構成の容量型タッチパネルであることを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載した光学的表示装置であって、前記タッチパネル積層体は、視認側最外部材と前記第１の偏光膜との間に配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３４】
請求項３２に記載した光学的表示装置であって、前記タッチパネル積層体は、前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間に配置されたことを特徴とする光学的表示装置。
【請求項３５】
請求項３１に記載した光学的表示装置であって、前記タッチパネル積層体は、透明電極が空気間隙を介して対向電極に対向配置された構成の抵抗膜型タッチパネルであり、視認側最外部材と前記第１の偏光膜との間又は前記第１の偏光膜と前記表示パネルとの間に配置されていることを特徴とする光学的表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１１ｃ】
【図１１ｄ】
【図１１ｅ】
【図１１ｆ】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１２ｃ】
【図１２ｄ】
【図１２ｅ】
【図１２ｆ】
【図１２ｇ】
【図１２ｈ】
【図１２ｉ】
【図１２ｊ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１１ｃ】
【図１１ｄ】
【図１１ｅ】
【図１１ｆ】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１２ｃ】
【図１２ｄ】
【図１２ｅ】
【図１２ｆ】
【図１２ｇ】
【図１２ｈ】
【図１２ｉ】
【図１２ｊ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１２−１３３３０３（Ｐ２０１２−１３３３０３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８５１２（Ｐ２０１１−６８５１２）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【特許番号】特許第４８０４５８８号（Ｐ４８０４５８８）
【特許公報発行日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【特許番号】特許第４８０４５８８号（Ｐ４８０４５８８）
【特許公報発行日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]